河北农业大学发表《Science》

近日，河北农业大学赵建军团队合作在《Science》期刊上发表题为“Gapless pangenome analyses reveal fast Brassica rapa subspeciation”。河北农业大学马卫教授、刘远铭副教授、张晓孟副教授，河南省农科院蔬菜研究所魏小春研究员，沈阳农业大学李晓楠教授，苏州农业科学院蔬菜研究所刘照坤副研究员，安徽农业大学袁凌云教授，广州市农业农村科学院正高级农艺师李光光为该论文的共同第一作者。河北农业大学赵建军教授、马卫教授和洪益国教授，河南省农科院蔬菜研究所原玉香研究员，根特大学Yves Van de Peer教授为论文的通讯作者。

该研究构建了11个0 gap T2T基因组+泛基因组，绘制最精细的白菜“基因组地图”。研究团队对1720份不同亚种的白菜材料进行重测序，精选11份代表性材料，综合运用PacBio HiFi、Nanopore超长读长、Hi-C和MGI短读长等多种测序技术，成功组装出覆盖全部端粒和110个完整（泛）着丝粒的“端粒到端粒”（T2T）0 gap基因组，还挖掘到6992个新基因，结合已报道的20份白菜基因组数据，构建了目前最全面的白菜泛基因组，为在群体尺度上开展白菜遗传多样性与演化规律的精细解析提供了高质量的基因组资源。

该研究解析了着丝粒+结构变异，锁定亚种快速分化的“基因组发动机”。研究团队通过制备白菜CENH3特异抗体并开展ChIP-seq，在11份代表材料的每一条染色体上逐一“点亮”功能着丝粒，首次在B. rapa各亚种中完整绘制出110个（泛）着丝粒的结构图谱，挖掘出5种未知的白菜泛着丝粒特异卫星重复序列（satellites）；以图泛基因组为框架系统梳理全基因组结构变异，构建了覆盖31份材料的结构变异（SV）图谱，共鉴定出超过27万条SVs，建构了“结构变异地图”；提出了一个“SV–亚种特异基因–着丝粒模块”的三元协同演化模型：结构变异和亚种特异基因提供形态分化的主要遗传基础，着丝粒的模块化重塑在保证发育稳健性的同时为基因组创新“腾挪空间”，三者共同推动B. rapa在有限时间内形成多样化亚种，也即快速演化的着丝粒与广泛存在的结构变异相互作用，构成了驱动白菜亚种“快速分化”的基因组发动机。

该研究完成从泛基因组关联到功能验证，确定白菜叶球形成“总开关” （BrLH1）。研究团队利用1720份材料，开展基于SNP、InDel和PAV的pan-GWAS，精确锁定A07染色体上单拷贝基因BrLH1为与叶球形成强关联的唯一候选位点，并通过反复试验，从遗传学上将BrLH1明确为控制大白菜叶球形成的主效基因。同时功能层面上，BrLH1属于多C2结构域跨膜蛋白家族，可通过与BrSUB等受体激酶互作调控叶片生长方向与空间排布，从而塑造叶球结构。由此，BrLH1被确立为叶球形成的核心调控节点，也是未来开展结球分子设计育种的关键靶标。