中國(guó)農(nóng)大新聞網(wǎng)訊 近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院李孟華團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊《自然·通訊》（Nature Communications）上在線(xiàn)發(fā)表題為《山羊T2T基因組組裝揭示與絨用性狀相關(guān)的變異》（Telomere-to-telomere genome assembly of a male goat reveals variants associated with cashmere traits）原創(chuàng)性研究成果。該研究從T2T基因組的組裝、著絲粒特征、Y染色體結(jié)構(gòu)、三代測(cè)序檢測(cè)結(jié)構(gòu)變異（SV）、二代重測(cè)序研究群體馴化及絨用性狀相關(guān)基因等方面，系統(tǒng)而全面地揭示了山羊T2T基因組在反芻動(dòng)物基因組研究的重要價(jià)值及廣泛應(yīng)用前景。
本研究利用PacBio HiFi（141.03 Gb，49.3×）、Ultra-long ONT（328.44 Gb，114.8×）、Bionano（1188.9 Gb）和Hi-C（435.76 Gb，152.2×）測(cè)序技術(shù)，組裝了山羊首個(gè)完整基因組（T2T-goat1.0），其大小為2.86 Gb，包括20.96Mb的Y染色體。T2T-goat1.0的QV值達(dá)到了54.18，且全基因組的覆蓋度均勻。
T2T-goat1.0與山羊參考基因組ARS1具有高度共線(xiàn)性，進(jìn)一步驗(yàn)證了T2T-goat1.0的高質(zhì)量和準(zhǔn)確性。T2T-goat1.0成功填補(bǔ)了ARS1中的649個(gè)gap，并完整解析了著絲粒和端粒區(qū)域。T2T-goat1.0共鑒定到288.5Mb的之前NCBI參考基因組ARS1未解析區(qū)域（PURs），這些區(qū)域被認(rèn)為是錯(cuò)誤組裝的修正或新組裝，其中超過(guò)30 Mb位于X染色體上。這些 PURs 主要由著絲粒衛(wèi)星序列和片段重復(fù)（SDs）組成，占 PURs 總長(zhǎng)度的 81.92%（236.33 Mb）。此外，T2T-goat1.0修正了ARS1中大量的組裝結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤，例如，18號(hào)染色體19 Mb–26 Mb區(qū)域的倒位，該倒位通過(guò)原始reads比對(duì)被確認(rèn)是 ARS1的組裝錯(cuò)誤。T2T-goat1.0 中鑒定到286.70 Mb 的非冗余片段重復(fù)，其中73.28%（210.12 Mb）位于著絲粒區(qū)域，而在A(yíng)RS1中僅發(fā)現(xiàn)了55.25 Mb。
為了評(píng)估T2T-goat1.0作為參考基因組在reads比對(duì)和變異檢測(cè)的改進(jìn)，研究收集了516個(gè)山羊樣本的全基因組重測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行SNP調(diào)用。與之前的參考基因組ARS1相比，使用T2T-goat1.0作為參考基因組在reads比對(duì)、變異檢測(cè)方面的表現(xiàn)也有顯著改進(jìn)，T2T-goat1.0作為參考基因組時(shí)，reads 比對(duì)率有所增加、比對(duì)錯(cuò)誤率降低。通過(guò)質(zhì)控和過(guò)濾，在T2T-goat1.0上鑒定了25,397,794個(gè)SNP，其中545,026個(gè)位于PURs，而在 ARS1上獲得了24,238,138個(gè)SNP。
此外，在家養(yǎng)山羊馴化的選擇特征分析中，T2T-goat1.0的完整性為識(shí)別馴化過(guò)程中的選擇信號(hào)提供了顯著優(yōu)勢(shì)?；?T2T-goat1.0 檢測(cè)的SNP 和SV，研究鑒定了位于PURs的與馴化相關(guān)的基因，如NKG2D和ABCC4。
對(duì)于羊絨性狀的基因組選擇特征分析，除了先前已報(bào)道的與羊絨相關(guān)的基因（如FGF5和EDA2R）外，在 PURs還發(fā)現(xiàn)了274個(gè)選擇信號(hào)，覆蓋了72個(gè)基因。在Chr12的PURs（CHI12: 14.88 Mb–16.58 Mb）中，鑒定到了ABCC4基因的選擇信號(hào)。共線(xiàn)性分析表明，ARS1中該區(qū)域的組裝不完整，而在T2T-goat1.0中，該區(qū)域包含了14個(gè)串聯(lián)重復(fù)的ABCC4基因。
總之，山羊T2T基因組全面解析了復(fù)雜的基因組區(qū)域，如著絲粒、端粒、重復(fù)序列和Y染色體，為研究基因組結(jié)構(gòu)與功能提供了更完整、更準(zhǔn)確的信息。該基因組改進(jìn)了短讀長(zhǎng)和長(zhǎng)讀長(zhǎng)的比對(duì)能力，提高了變異檢測(cè)的準(zhǔn)確度，并鑒定出多個(gè)此前未報(bào)道的受選擇信號(hào)，為深入理解山羊的遺傳多樣性、馴化過(guò)程及性狀選擇提供了可靠的依據(jù)。山羊完整基因組的破譯不但為山羊研究提供了重要的遺傳資源，還將促進(jìn)其在生物技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)為論文第一單位，動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院博士生吳慧、羅凌云、張雅慧和內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院張崇妍為共同第一作者，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院李孟華教授、草業(yè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院賈善剛副教授和內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院劉志紅教授為共同通訊作者。該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家生物育種重大科技項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北方農(nóng)牧業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)和第二次青藏高原科學(xué)考察研究項(xiàng)目的資助。
