從繁花碩果的園藝種質(zhì)馴化到作物抗逆、優(yōu)異性狀的精準(zhǔn)選育園藝作物的物種演化與品種改良始終藏著一套染色體層面的隱秘調(diào)控邏輯。著絲粒是染色體上確保細(xì)胞分裂中姐妹染色單體正確分離的核心功能元件。然而著絲粒區(qū)域高度重復(fù)的DNA序列使其長(zhǎng)期成為基因組組裝的“最后堡壘”傳統(tǒng)測(cè)序技術(shù)難以跨越這些重復(fù)區(qū)域著絲粒因此被稱(chēng)為基因組中的“暗物質(zhì)”。隨著T2T端粒到端粒完整基因組組裝技術(shù)的成熟落地基因組無(wú)缺口精準(zhǔn)解析成為現(xiàn)實(shí)徹底打破了傳統(tǒng)技術(shù)的局限。如今科研領(lǐng)域得以完整破譯園藝作物著絲粒的完整序列、精細(xì)結(jié)構(gòu)與變異特征清晰捕捉轉(zhuǎn)座元件增殖、染色體倒位、片段插入缺失等結(jié)構(gòu)變異驅(qū)動(dòng)著絲粒演化的核心機(jī)制解鎖葫蘆科、茄科、核果類(lèi)等不同園藝作物的著絲粒演化范式厘清多倍體化、人工馴化過(guò)程中著絲粒的動(dòng)態(tài)演變規(guī)律。本期特邀北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院陳為凱老師帶來(lái)《T2T基因組解析園藝作物著絲粒演化》主題分享深入i講解如何打通結(jié)構(gòu)變異—演化機(jī)制—農(nóng)藝性狀的研究通路突破基因組研究難點(diǎn)解鎖園藝作物進(jìn)化密碼。直播回放T2T基因組解析園藝作物著絲粒演化【講座主題】T2T基因組解析園藝作物著絲粒演化【內(nèi)容摘要】著絲粒是真核生物染色體上的重要功能位點(diǎn)在細(xì)胞分裂過(guò)程中參與動(dòng)粒的組裝確保染色體的準(zhǔn)確分離。著絲粒的顯著特征是其核小體含有著絲粒特異H3組蛋白變體CENH3參與著絲粒復(fù)合蛋白的募集和穩(wěn)定。盡管著絲粒功能高度保守但是構(gòu)成著絲粒的DNA序列卻進(jìn)化迅速即使在近緣物種中也表現(xiàn)出驚人的多樣性。這一現(xiàn)象被稱(chēng)為“著絲粒悖論”是演化生物學(xué)領(lǐng)域長(zhǎng)期懸而未決的核心謎題。由于著絲粒區(qū)域充斥著高度重復(fù)的序列長(zhǎng)期以來(lái)受技術(shù)限制難以完整組裝給其結(jié)構(gòu)和功能解析帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)成為了解開(kāi)其演化謎題的主要瓶頸。近年來(lái)隨著單分子測(cè)序技術(shù)的發(fā)展解決了著絲粒的組裝難題越來(lái)越多的動(dòng)植物實(shí)現(xiàn)了端粒到端粒無(wú)缺口基因組組裝為揭示著絲粒結(jié)構(gòu)與演化之謎開(kāi)啟了序幕。本研究團(tuán)隊(duì)以茄科和十字花科等園藝作物為研究對(duì)象從“完整基因組解析著絲粒復(fù)雜結(jié)構(gòu)”到“泛基因組揭示著絲粒動(dòng)態(tài)演化”等兩個(gè)方面開(kāi)展了系統(tǒng)性研究。通過(guò)破譯辣椒、煙草、番茄和白菜等物種的T2T基因組繪制了高分辨率的著絲粒遺傳與表觀遺傳圖譜。進(jìn)一步從群體及物種演化的背景下解析著絲粒的遺傳多樣性及其演化規(guī)律闡明了多個(gè)物種的著絲粒演化模型為理解“著絲粒悖論”提供了關(guān)鍵證據(jù)也為推進(jìn)染色體工程育種奠定了理論基礎(chǔ)?！緦?zhuān)家簡(jiǎn)介】陳為凱北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院副研究員長(zhǎng)期從事園藝作物的基因組學(xué)研究同時(shí)開(kāi)展著絲粒遺傳多樣性及動(dòng)態(tài)演化研究。研究對(duì)象主要圍繞十字花科和茄科等主要園藝作物。先后主持國(guó)自然青年科學(xué)基金、山東省自然青年科學(xué)基金和濰坊市鳶都學(xué)者項(xiàng)目。研究成果以第一作者含共同身份在Nature Genetics、Nature Plants、Nature Communications和Genome Biology等期刊發(fā)表論文10余篇。