2021年即将结束，三代基因组的时代才刚刚开始。近年，三代基因组高分文章频现，丰富多样的物种通过第三代测序技术组装到染色体水平，为深入开展分子遗传学研究、鉴定功能基因奠定基础。2021年安诺基因在三代基因组方向的项目文章共计14篇，单篇最高影响因子为41.582，累积影响因子达200+。下面就跟小编一起盘点一下2021年三代精选合作文章，pick你感兴趣的基因组吧！
杂交马铃薯的基因组设计
文章名称：Genome design of hybrid potato
研究物种：马铃薯（Solanum tuberosum L.）
发表杂志：Cell（IF：41.582）
文章单位：中国农业科学院深圳农业基因组研究所
发表时间：2021.06
主要内容
本文运用“基因组设计”的理论和方法体系培育杂交马铃薯，介绍了如何选择育种亲本材料、淘汰有害突变、打破有害突变和优良等位基因的连锁以及选择杂交亲本，实现了马铃薯的二倍体杂交种子繁殖，并培育出了第一代高纯合度（>99%）二倍体马铃薯自交系和杂交优势显著的杂交马铃薯品系“优薯1号”。
图1 以自交系为基础的F1的杂种优势
茶树单体型基因组组装揭示茶树的演化史
文章名称：Haplotype-resolved genome assembly provides insights into evolutionary history of the tea plant Camellia sinensis
研究物种：茶树（Camellia sinensis）
发表杂志：Nature Genetics（IF：38.330）
文章单位：福建农林大学
发表时间：2021.07
主要内容
本研究成功组装了两套铁观音基因组（单倍体参考基因组和单体型基因组）。该成果为利用组学分析和分子生物学技术挖掘功能基因、解析其背后的遗传调控机制，开展基于大数据驱动的基因组智能设计育种奠定了坚实的理论基础，同时也为缩短育种周期、提高育种效率、降低育种成本提供了科学依据。
图2 大叶茶和小叶茶的平行驯化
南方红豆杉高质量参考基因组解析紫杉醇生物合成遗传基础
文章名称：The Taxus genome provides insights into paclitaxel biosynthesis
研究物种：红豆杉（Taxus Chinensis Var.Mairei ）
发表期刊：Nature Plant（IF：15.793）
文章单位：湖南农业大学、中国农业科学院农业基因组研究所
发表日期：2021.07
主要内容
研究团队组装了染色体级别的高质量南方红豆杉参考基因组，在南方红豆杉基因组中发现了一类独特的细胞色素P450基因CYP725As，作用于紫杉醇的生物合成。另外，还鉴定到了一个紫杉烯生物合成的基因簇，主要是由基因复制形成。南方红豆杉参考基因组的发布加深了对紫杉醇生物合成途径及其遗传基础的理解，为紫杉醇生物合成途径的研究奠定了重要基础。
图3 南方红豆杉基因组中LTR的插入时间分析和系统发育进化树分析
五节芒参考基因组解析了芒属植物进化过程
文章名称：The reference genome of Miscanthus floridulusilluminates the evolution of Saccharinae
研究物种：五节芒（Miscanthus floridulus）
发表杂志：Nature plants（IF：15.793）
文章单位：山东农业大学
发表时间：2021.05
主要内容
该研究组装出了染色体水平的五节芒参考基因组，解析了芒属植物基因进化历史。结合转录组测序和全基因组测序，揭示了芒草中纤维素或半纤维素含量高的分子机制和芒属植物的种群结构与多样性，为种质利用和新品种创制提供了理论支撑。
图4 五节芒基因组特征图谱
鱼Y染色体的端粒对端粒组装揭示了年轻的性染色体对的起源
文章名称：Telomere-to-telomere assembly of a fish Y chromosome reveals the origin of a young sex chromosome pair
研究物种：大刺鳅（Mastacembelus armatus）
发表杂志：Genome biology（IF: 13.584）
文章单位：华中农业大学
发表时间：2021.07
主要内容
本研究组装出了大刺鳅高质量的染色体水平的基因组，从染色体层面解析了大刺鳅基因组。结合转录组数据分析，获得SLR中两个特异性表达的基因SYCE3和HMGN6，其中HMGN6是指导睾丸发育的性别决定候选基因。本文对性染色体的起源及重组抑制进行了相关研究，构建了鱼类Y染色体完整图谱，提出了动物性染色体近着丝粒起源的假说，为性染色体起源的研究提供了新线索。
图5 着丝粒周围异染色质对基因组区室化的影响
黑肩绿盲蝽的染色体水平基因组组装
文章名称：Chromosome-level genome assembly of the mirid predator Cyrtorhinus lividipennis Reuter (Hemiptera: Miridae), an important natural enemy in the rice ecosystem
研究物种：黑肩绿盲蝽（Cyrtorhinus lividipennis Reuter）
发表杂志：Molecular Ecology Resources（IF：7.092）
文章单位：浙江大学
发表时间：2021.09
主要内容
本研究得到了黑肩绿盲蝽（Cyrtorhinus lividipenis Reuter）的染色体水平基因组。作为水稻生态系统中的天敌基因组，该研究不仅扩展了我们对多营养相互作用（寄主植物-食饵-捕食者）的理解，而且为更好地理解这一主要捕食者提供了基因组基础，从而促进了可持续的水稻害虫管理和粮食生产。
图6 黑肩绿盲蝽的核型测定和Hi-C热图
毛酸浆高质量参考基因组组装及其进化研究
文章名称：The Physalis floridanagenome provides insights into the biochemical and morphological evolution of Physalis fruits
研究物种：毛酸浆（Physalis floridana）
发表杂志：Horticulture Research（IF：6.793）
文章单位：中国科学院植物研究所
发表时间：2021.11
主要内容
该研究构建出毛酸浆的高质量染色体水平的参考基因组，除了已知的MPF2的异位表达，还发现一个SEP类MADS-box基因的丢失。它们可能共同决定了膨大花萼综合征（ICS）这一创新形态的起源。酸浆果实中某些甾类化合物大量积累可能与SQE基因起源和显著扩展有关。本研究强调了基因获得和基因缺失在果实新性状进化和发育中的重要作用，为研究植物进化遗传学以及其他茄科作物的遗传改良和育种提供了重要参考。
图7 毛酸浆的形态和基因组组装结果
五种李属植物染色体水平基因组组装及桃主要农艺性状全基因组关联研究
文章名称：Chromosome-level genome assemblies of five Prunus species and genome-wide association studies for key agronomic traits in peach
研究物种：栽培桃（Prunus persica）、 李（Prunus salicina）、杏（Prunus armeniaca）、光核桃（Prunus mira）及甘肃桃（Prunus davidiana）
发表杂志：Horticulture Research（IF：6.793）
文章单位：山东农业大学
发表时间：2021.10
主要内容
该研究从头组装了李属五个物种的基因组，并对桃关键农艺性状进行基于结构变异的全基因组关联分析（GWAS）。基于GWAS 分析，确定OVATE 转录因子控制果形，揭示了与果实发育期长短相关的NAC转录因子，同时发现早熟品种中存在复杂的串联重复结构变异（DUP）和更高的NAC基因表达水平。
图8 第6号染色体中的倒置结构变异（INV)）调节扁平形状特征
白头叶猴的参考基因组及转录组揭示了耐碱相关基因的扩增
文章题目：The reference genome and transcriptome of the limestone langur, Trachypithecus leucocephalus, reveal expansion of genes related to alkali tolerance
研究物种：白头叶猴
发表期刊：BMC Biology（IF：6.723）
文章单位：广西医科大学、广西陆生野生动物救护研究与疫源疫病监测中心
发表日期：2021.04
主要内容
本研究利用PacBio平台测序数据和Hi-C数据组装出了白头叶猴高质量的染色体水平的基因组，为灵长类进化及系统发育提供了新的见解。此外，结合转录组数据辅助阐明了白头叶猴对高碱环境适应的遗传基础。基因组结构及功能注释显示，白头叶猴能够适应喀斯特石灰岩地貌是因为基因组中存在许多扩张的基因家族以及特定的正向选择基因都能够增强机体矿物吸收以及钙离子调节和信号转导能力。因此，白头叶猴基因组数据为理解白头叶猴在独特生态位长久生存提供了数据基础，并且揭示了该物种在此环境中进化出的独特生理功能。
图9 白头叶猴体内矿物吸收途径示意图概览
新型优质桃（早上海水蜜）基因组组装分析桃果实中挥发性化合物的分子进化机制
文章名称：New high-quality peach (Prunus persica L. Batsch) genome assembly to analyze the molecular evolutionary mechanism of volatile compounds in peach fruits
研究物种：早上海水蜜（Prunus persica L. Batsch）
发表杂志：Plant Journal（IF：6.412）
文章单位：中国农业科学院郑州果树研究所
发表时间：2021.07
主要内容
该研究完成了一份我国重要的地方桃品种‘早上海水蜜’的基因组组装，其Scaffold N50达到29.68 Mb。基因家族的扩张和收缩分析表明，编码黄酮、黄酮醇、类黄酮和单萜的基因家族明显收缩。完成了256份桃种质在2015年和2016年连续2年挥发性物质含量的关联分析，找到了性状位点和关键基因，解释了挥发性物质在不同品种群之间存在差异的分子遗传基础。
图10 桃果实挥发性物质QTLs热点区域的候选基因鉴定
野生玫瑰的高质量染色体水平基因组
文章题目：A high-quality chromosome-level genome of wild Rosa rugosa
研究物种：玫瑰（Rosa rugosa）
发表期刊：DNA Research（IF：4.458）
文章单位：中国林业科学研究院林业研究所、安诺优达
发表日期：2021.09
主要内容
该研究获得Rosa rugosa的高质量的染色体水平参考基因组，同时进行了系统发育、比较基因组学和转录组分析。本研究结果为探讨蔷薇科植物的生物学特性奠定了基础，为蔷薇科植物的比较基因组学和系统基因组学研究提供了有用的数据来源。这些基因组信息可以帮助识别与园艺性状相关的重要基因，并加速蔷薇科植物的遗传研究和育种计划。为分子辅助育种和园艺比较基因组学研究提供了重要的基因组资源。
蒙古白丽蘑基因组及转录组分析为系统发育关系和保护提供了新的见解
文章题目：Analyses of transcriptomes and the first complete genome of Leucocalocybe mongolicaprovide new insights into phylogenetic relationships and conservation
研究物种：蒙古白丽蘑（Leucocalocybe mongolica）
发表期刊：Scientific Reports（IF：3.998）
文章单位：吉林农业大学
发表日期：2021.02
主要内容
本文对野生蘑菇品种蒙古白丽蘑（LM）的一个完整基因组以及其营养器官的转录组进行了测序，注释和研究。研究可提供其用于食品和药品驯化的特定基因组资源，来帮助促进稀有物种的保护。发现十个关键的CAzymes与LM中的养分获取和有性繁殖有关，可用于其驯化的快速发展。
图12 差异基因的GO注释和CAZyme注释结果
以上是今年三代基因组已发表的部分合作文章分享，后续还有更多的项目经验分享。