科研聚焦 | 华大智造DNBSEQ-T7赋能农业基因组学领域测序研究与应用

近年来，在高通量测序技术的发展和推动下，各类农业基因组研究取得突破性进展，为种质资源鉴定、重要性状的定位和功能基因组挖掘提供了新的机遇，推动动植物基因组选择育种，加速育种进程，提高分子育种效率。在农业领域中，基于高通量测序的动植物基因组学研究涉及全基因组、基因组重测序、RNA、小RNA、单细胞等测序方法，测序物种涵盖粮食作物、蔬菜、水果、家禽、家畜、鱼类等多类型。

在农业基因组学领域，华大智造基于中、高通量测序平台可提供不同场景的全流程产品，其中DNBSEQ-T7平台助力农业基因组学领域应用已超过40篇，相关成果已在Nature、Cell、Nature Communications等高水平期刊发表。华大智造DNBSEQ-T7凭借其超高通量、高准确率、低重复序列率、低标签跳跃率、低成本等优势深受广大用户青睐，目前基于DNBSEQ-T7平台已发表文章超过270篇。

本篇聚焦了华大智造DNBSEQ-T7测序平台助力农业基因组学领域研究的4篇优秀文章，与大家分享农业基因组学领域的科研成果。

1. 鸡卵泡发生过程中颗粒细胞转录组和染色质结构的动态变化

发表期刊：Nature Communications

发表机构：四川农业大学动物科技学院

卵泡发生是一个复杂的生物学过程，涉及中央卵母细胞及其周围的体细胞。染色质三维结构是重要的转录调节因子,但其在鸡卵泡发育过程中对颗粒细胞转录调控的动态调控知之甚少。四川农业大学动物科技学院李地艳教授团队和李明洲教授团队联合在Nature Communications在线发表了题为“Dynamic transcriptome and chromatin architecture in granulosa cells during chicken folliculogenesis”的研究论文。

该团队解析了鸡颗粒细胞在卵泡形成的十个阶段的动态转录组表达谱，并构建了等级前的小白卵泡（small white follicles, SWF）、等级卵泡F1（preovulatory follicles, F1）和排卵后卵泡（postovulatory follicles, POF）三个卵泡发育关键阶段的颗粒细胞染色质三维结构。多组学联合分析结果证明了染色质结构重排与卵泡发生过程中的基因转录表达变化之间的一致性，为染色质区室分区重排、拓扑相关结构域的重构以及启动子和增强子之间的长距离互作的动态变化提供了充分的证据。其中，华大智造DNBSEQ-T7高通量基因测序仪承担了该研究中的总RNA测序工作。该研究为鸟类生殖发育的深入研究奠定了基础，也为选育高繁殖性能的家禽品种提供了新的分子育种思路。

2. 人工异源四倍体鱼基因组的揭示

发表期刊：BMC Biology

发表单位：湖南师范大学生命科学学院淡水鱼发育生物学国家重点实验室

湖南师范大学生命科学学院刘少军院士团队在BMC Biology在线发表了题为“Symmetric subgenomes and balanced homoeolog expression stabilize the establishment of allopolyploidy in cyprinid fish”论文，该研究对异源四倍体鲫鲤F22代个体开展全基因组de novo测序、组装和注释后，对其与原始亲本红鲫和鲤开展了染色体共线性和比较基因组学分析，研究结果表明该个体基因组中包含红鲫和鲤的染色体组，同时发现红鲫和鲤来源的同源染色体间存在重组交换现象。

为探究这一现象，该研究对多个个体开展基因组重测序，推测出DNA修复和减数分裂重组等机制在异源四倍体鲫鲤品系形成过程中共同发挥作用。其中，华大智造DNBSEQ-T7高通量基因测序仪承担了该研究中的部分基因组重测序工作。异源四倍体鲫鲤基因组结构及其特性的揭示为解析该品系的遗传规律奠定了重要基础，为现生脊椎动物异源四倍化起源提供了重要启示。

3. 水生所在多倍体鲫复合种中发现倍性改变驱动生殖方式转换和基因组多样性形成

发表期刊：Molecular Biology and Evolution

发表单位：中国科学院水生生物研究所

中国科学院水生生物研究所桂建芳院士团队在 Molecular Biology and Evolution 在线发表了题为 “Changes in ploidy drive reproduction transition and genomic diversity in a polyploid fish complex” 的论文。该研究表明，鲫复合种的倍性改变，包括从双三倍体提升至双四倍体，再从双四倍体恢复到新双三倍体，驱动了由单性雌核生殖到有性生殖，再由有性生殖向单性雌核生殖的转变，进而通过这种改变直接导致了基因组多样性和克隆多样性的形成。

其中，华大智造DNBSEQ-T7高通量测序仪承担了研究中部分全基因组重测序工作。这一研究在脊椎动物多倍体复合种中揭示出一种可以产生大量克隆系的遗传演化策略，该策略可促进单性雌核生殖克隆系避免基因组衰退并增加其遗传多样性的潜能，同时为现今的银鲫遗传育种创造出丰富的种质资源并开拓出一条精准的遗传育种路径。

4. 野生与栽培马铃薯的基因组进化与多样性

发表期刊：Nature

发表单位：中国农科院基因组所

中国农科院基因组所黄三文团队在Nature杂志在线发表了“优薯计划”的研究成果，题为“Genome evolution and diversity of wild and cultivated potatoes”。研究人员挑选了有代表性的44份二倍体马铃薯种质进行基因组组装，用以探究马铃薯和近缘姊妹类群系统发生关系以及薯块的演化机制。其中，华大智造DNBSEQ-T7高通量基因测序仪承担了马铃薯根、茎、叶、块茎和花等组织中的总RNA测序工作。

分析发现马铃薯与近源物种番茄、Etuberosum之间以及马铃薯类群内部都存在广泛的不完全谱系分选和物种间杂交。此外，研究人员鉴定出了561,433个高质量的结构变异，并且首次构建了栽培和近缘野生马铃薯的大片段倒位图谱。其中，马铃薯3号染色体5.8 Mb倒位事件与控制块茎中类胡萝卜素积累基因紧密连锁，并且在自交后代中该区域重组率显著降低，该现象为自交系的改良和去除潜在的连锁累赘提供了重要思路。

结语

华大智造DNBSEQ-T7测序平台已成功助力科研人员开展农业基因组学领域应用，在农业基因组学领域，华大智造可提供不同场景的全流程产品，应用于植物水产基因组选择育种、功能基因组挖掘、分子育种标记选择、物种经济性状标记物的开发等多组学研究方向，保护农作物和牲畜健康，助力全球农业发展。

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