重磅|Nature及Nature Plants同时揭示小麦远祖基因组信息（中国农科院贾继增贡献一篇）
iNature：小麦是一种重要的全球性的作物，其基因组中含有比任何其他已知作物种类拥有更多的转座因子（TEs）。在这里，中国农业科学院贾继增等人通过高通量测序的方法，得到了小麦D基因组远祖Aegilops tauschii（小小麦）的基因组信息，其中92.5％的序列已经锚定在染色体上。通过生物信息学分析准确地重新确定了其基因，基因表达，假基因，甲基化，重组率，microRNAs，特别是在染色体上的TEs。除了发现最近一次的基因重复，贾继增等人还发现了大约一半的基因出现了TE，发现这些基因的表达水平低于没有TE的基因，可能是因为它们的甲基化水平升高。另外绘制了所有小麦分子标记，并构建了与基因组序列相对应的高分辨率整合遗传图谱，从而将以前检测到的农业上重要的基因/数量性状基因座（QTL）置于小小麦上，这也是在小小麦上的第一次尝试，为后续的研究提供借鉴及参考意义。
小麦是世界上最重要的粮食作物之一。它也是一个具有极大和复杂基因组的物种，含有比任何其他已知物种更多的TE 【1】。一段时间以来，小麦的研究就落后于像水稻，高粱等小基因组的作物。TE是由Barbara McClintock在1951年发现的【2】，但是从她的发现来看，大约有三十年，TE被认为是“垃圾DNA“，宿主基因组中的寄生虫基因，或自私的DNA【3】。
小麦
TEs构成了许多植物基因组的很大一部分;事实上，它们是基因组大小的主要决定因素。例如，玉米【4】和小麦【1】的80％以上的基因组由TE组成。最近，TE被认为是基因组的重要功能成分。现在已经认识到TE的四种功能贡献，包括它们在确定基因组大小和重排，产生突变，改变染色体结构和调节基因表达方面的作用。目前TE已被公认为宿主丰富的基因调控序列，TE生物学近年来已成为一个活跃的研究领域【5-10】。
Aegilops基因组进化
如Illumina HiSeq X Ten和PacBio RS II等测序技术，以及10x Genomics等新文库构建方法，以及DeNovoMAGIC2【11,12】等新组装技术正在显著加速小麦基因组测序工作的进程。普通小麦是具有A，B和D亚基因组的六倍体物种。中国春小麦品种【13,14】，二倍体祖先Triticum urartu及其Ae. tauschii的全基因组是通过鸟枪法测序完成的。此外，利用染色体排序对六倍体小麦品种中国春小麦的染色体3B进行测序，显著提高了小麦的研究水平。
TE分布
虽然以前的努力产生了二倍体祖先和面包小麦的基因组草图，但大多数重叠群不能被定位到这些特定的染色体上。贾继增等人以前构建了Ae. tauschii的基因组草图，发现它与适应相关的基因特别丰富【16】。在这里，我们提出了一个参考D基因组，超过92.5％的基因组序列锚定在染色体上。贾继增等人绘制了TEs的全基因组分布图，并检测了TE对D基因组进化，基因结构和基因表达的多重功能影响。
---Nature文章解析---
Aegilops tauschii是六倍体小麦（Triticum aestivum，基因组AABBDD）D基因组的二倍体祖先，也是小麦重要的遗传资源。 Ae. tauschiiy由于基因组比较大以及高度的重复性，直到现在，才获得了其参考序列。在这里，Dvořák等人使用一系列先进技术，包括有序克隆基因组测序，全基因组鸟枪测序和BioNano光学基因组测序，产生了 Ae. tauschii ssp. strangulata AL8/78品系高质量的的基因组参考序列，这与小麦D基因组密切相关。测序结果表明，与其他测序的植物基因组相比，包括更大的针叶树基因组，Ae.tauschii基因组含有大量非常相似的重复序列。Dvořák等人的基因组结果也表明了 Ae. tauschiiy与其他测序基因组相比，其基因组有更多的分散复制型的基因，其染色体的结构演化速度比其他草本基因组要快上一个数量级。与其他草基因组共线性的衰减同沿染色体的重组率有关。Dvořák等人提出，大量非常相似的重复序列在重组中导致频繁的错误，并导致基因重复和结构染色体改变，从而推动快速基因组进化。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/nature24486
https://www.nature.com/articles/s41477-017-0067-8
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参考文献
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