Next系列软件应用 | 白菜近完成图组装为着丝粒的进化提供了新的见解

研究结果

NextDenovo软件是由希望组自主研发的三代测序基因组组装工具，在极大减少计算资源和运行时间的情况下，仍然能够组装出高质量基因组，具有高纠错、高效组装、高准确度的优势，已帮助众多科研人员进行基因组的组装以及文章的发表。

图1 白菜基因组组装

2.ALE和CRM LTR对白菜着丝粒的侵袭

序列分析显示，94.23%的着丝粒区域被LTR占据（图2a）。在Chiifu v4.0的这555个着丝粒基因中，17.66%被转录，远低于整个基因组的基因转录比。为了更好地理解着丝粒的远程组织，生成了一个热图，显示了着丝粒上的成对序列身份。结果表明，在Chiifu v4.0中，着丝粒被破坏成着丝粒序列中的不同区域（图2b-c）。值得注意的是，在12个FL-LTR -RTs家族中，539个ALE和281个CRM LTRs在着丝粒的这些侵入区域内的拷贝数显著增加（图2b-c）。这些结果表明，着丝粒主要受到ALE和CRM LTR的入侵，进一步形成了白菜的着丝粒结构。

图2 白菜参考基因组Chiifu v4.0的着丝粒特征分析

3.白菜基因组着丝粒的多样性

染色体共线性分析表明，在所有白菜参考基因组中，同源着丝粒很少或没有序列共线性。例如，与染色体臂不同，Chiifu v4.0和基因组“A03”之间的着丝粒CentA04几乎没有序列共线性（图3a）。将Chiifu v4.0的其他七个完整着丝粒与基因组“A03”、ECD04和Z1 v2的同源着丝粒进行比较时，也观察到了很小的序列共线性。总之，这些结果表明，在不同的白菜基因组中，着丝粒是高度可变的。

图3 白菜基因组染色体共线性分析

4.快速扩增的LTR驱动着丝粒的进化

作者进一步注释了基因组“A03”、ECD04和Z1 v2中的FL-LTR-RT。在基因组“A03”、ECD04和Z1 v2的着丝粒区域共鉴定出1 001、993和767个FL-LTR-RT，这与Chiifu v4.0的着丝粒中FL-LTR-RTs的数量相似（图3b）。分析FL-LTR-RT在着丝粒中的插入时间表明，在Chiifu v4.0、“A03”、ECD04和Z1 v2中，78.83%-86.04%的FL-LTR-RTs扩增≤0.5 MYA，38.57%-57.78%的FL-LTR-RT扩增≤0.1 MYA。相比之下，在Chiifu v4.0、“A03”、ECD04和Z1 v2的着丝粒中，5.64%-7.86%的扩增>1MYA（图3b）。此外，在Chiifu v4.0、“A03”、ECD04和Z1 v2的着丝粒中分别检测到539、612、605和451个ALE  LTRs和281、261、214和214个CRM LTRs（图3d）。这些发现表明，LTRs是共享的，但在白菜的着丝粒中显示出不同的年龄和拷贝数。