2022年6月2日，福建農林大學海峽聯(lián)合研究院基因組中心張積森教授團隊研究成果”Genomic insights into the recent chromosome reduction of autopolyploid sugarcane?Saccharum spontaneum“在線刊登Nature Genetics！該研究基于高準確性的HiFi測序模式與Hi-C技術完成了割手密天然同源四倍體Np-X基因組的破譯，并結合自然種質材料解析了割手密起源、染色體基數(shù)變化與演化、關鍵性狀相關基因進化等重要機制，為加速甘蔗改良提供了新的方向。百邁客有幸參與本項研究，完成其中HiFi、Hi-C測序等工作。同時，這也是百邁客繼2018年助力該團隊解析甘蔗基因組（Zhang J?et al.,Nat Genet. 2018）后的再次合作。百邁客十年如一的高品質服務，為廣大科研工作保駕護航。

論文亮點

甘蔗屬是具有重要經濟價值的作物，但其遺傳背景極其復雜，限制了甘蔗的進一步育種改良。具有廣泛分布的甘蔗細莖野生種割手密（S. spontaneum）為現(xiàn)代栽培種甘蔗貢獻了抗逆、分蘗等優(yōu)良性狀，實現(xiàn)了甘蔗的育種史上大的突破。割手密倍性和染色體基數(shù)的廣泛變異是甘蔗育種重要的種質資源，為研究植物同源多倍體基因組的進化提供了一個良好的模型。如何將天然同源四倍體的四套同源基因組完整組裝？不同倍性與染色體基數(shù)如何演化？這都是甘蔗基因組研究有趣和重要的地方也是難以攻破之處。本次研究在構建高質量基因組的基礎上進一步解析了甘蔗復雜的演化之路：（1）本次研究完成了割手密 Np-X（2n=4x=40）高質量同源多倍體基因組測序，完整的組裝了10組同源染色體的共40條染色體基因組。（2）Saccharum中的一對古復制染色體NpChr5和NpChr8經歷了分裂，隨后融合并伴隨著著絲粒分裂。重組時帶有著絲粒結構的染色體片段融合入另外一條完整的染色體，導致x = 8中出現(xiàn)“雙著絲粒”現(xiàn)象。（3）甘蔗分別在6.4 Mya和4.0 Mya時與高粱和芒草發(fā)生分化。在甘蔗中，割手密與S. officinarum在~1.6 Mya發(fā)生分化，兩個割手密材料Np-X（x=10）和AP85-441（x=8）在~0.8 Mya分化，表明AP85-441中的染色體減少是最近發(fā)生的。比較基因組結合轉錄組共同解析兩個甘蔗種“近期”獨立分化的且與糖分代謝、生物量、光合等相關的基因，為甘蔗的分子輔助育種提供重要的理論指導。（4）研究推斷Np-X（x=10）有可能代表祖先的核型，核型x=9和x=8可能是以逐步方式進化而來。割手密起源于印度北部的一個x=10的祖先，然后傳播到印度次大陸、中國和東南亞的四個主要群體。在染色體減少過程中，基因組中受自然選擇區(qū)可能參與多糖代謝和脅迫耐受過程。