多倍化是植物演化的關(guān)鍵驅(qū)動力之一。同時，多倍化是植物進化和育種應(yīng)用的重要機制，對物種遺傳組成和習(xí)性具有重要影響。現(xiàn)今，廣泛栽培的鳳梨草莓為異源八倍體，其基因組具有高雜合性和高倍性的特點。隨著測序技術(shù)與分型算法發(fā)展，高質(zhì)量的單倍型基因組解析成為可能，但未有研究評估分型策略對多倍體基因組解析的影響。植物著絲粒是確保染色體在細胞分裂中精準(zhǔn)分離的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其主要功能由組蛋白H3變體CENH3介導(dǎo)。蛋白H3標(biāo)記動粒組裝位點。因此，八倍體草莓的CENH3特異性抗體的制備與著絲粒準(zhǔn)確鑒定至關(guān)重要，是探討多倍體遺傳習(xí)性的基礎(chǔ)。
近日，中國科學(xué)院昆明植物研究所朱安丹專題組整合了不同類型數(shù)據(jù)，構(gòu)建了八倍體草莓完全分型基因組，解析了八倍體草莓的著絲粒演化特征。
該研究以栽培草莓Albion×Akihime的雜交F1后代EA78為材料，評估不同分型策略發(fā)現(xiàn)，Trio-binning能夠全局分型但連續(xù)性較低，Hi-C僅能夠局部分型但連續(xù)性高?；诖耍芯刻岢鯰wo-step分型組裝流程，并結(jié)合二者優(yōu)勢，構(gòu)建了近乎完整的八倍體草莓EA78全局分型基因組。
基因組分析和FISH實驗顯示，八倍體草莓EA78六條染色體丟失了147 bp著絲粒保守的衛(wèi)星序列簇。研究通過CENH3 ChIP-seq實驗鑒定出6個新著絲粒與3類新著絲粒衛(wèi)星，并發(fā)現(xiàn)它們保守著絲粒衛(wèi)星簇與新著絲粒之間的序列相似性密度呈雙峰分布，表明這些區(qū)域的序列保守性存在差異。同時，該研究發(fā)現(xiàn)染色體4C_mat發(fā)生著絲粒重定位現(xiàn)象。
該研究通過提升已發(fā)表的F. chiloensis和F. virginiana基因組連續(xù)性，比較了野生與栽培八倍體草莓的著絲粒衛(wèi)星及其高階重復(fù)結(jié)構(gòu)特征。相較于二倍體祖先F. vesca，野生八倍體草莓的著絲粒長度和衛(wèi)星簇豐度擴張，且在栽培草莓中進一步增強，表明多倍化和馴化可能推動著絲粒結(jié)構(gòu)演化。
相關(guān)研究成果以A fully phased octoploid strawberry genome reveals the evolutionary dynamism of centromeric satellites為題，在線發(fā)表在《基因組生物學(xué)》（Genome Biology）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、云南省相關(guān)項目的支持。
