Molecular Plant | 中国农科院作科所现民团队发布谷子T2T参考基因组及多组学综合数据库

近日，中国农业科学院作物科学研究所刁现民团队在Molecular Plant在线发表题为A complete reference genome assembly for foxtail millet and Setaria-db, a comprehensive database for Setaria的文章，公布了谷子第一个T2T参考基因组，并建立了目前谷子最完整的多组学综合数据库，该数据库包含了T2T基因组、泛基因组、大群体变异组、转录组、代谢组、各类群体多环境表型组以及种质材料信息等谷子研究亟需的多组学数据，并开发相关在线工具，为谷子功能基因理论和育种研究提供了最全面的共享平台。

作为最早驯化的作物之一，谷子对中华农耕文明的形成具有重要意义。2012年第一个谷子参考基因组（Yugu1）释放，在过去的十年间依靠该参考基因组，谷子基础研究得到了快速发展，该基因组也得到学界广泛认可，成为谷子研究的标准参考基因组。然而由于当时测序技术及组装方法的限制，该基因组序列存在大量的未知区域 （~20Mb） ，这包括6171个缺口，以及9条染色体的着丝粒和端粒。参考基因组的质量对功能基因组研究具有重要影响，10年前的参考基因组越来越难以满足目前的研究需求。本该研究通过HiFi+ONT+HiC+NGS的策略，对Yugu1参考基因组进行了T2T组装更新，获得首个完整无缺口的谷子基因组Yugu1-T2T。新基因组填补了过去基因组的数千个缺口，纠正了210个拼接方向错误，并且完整组装了9条染色体双端端粒以及着丝粒。利用84个多组织/时期转录组数据以及全长转录组（ISO-seq），新注释了8726个编码基因。为谷子研究提供了参考基因组的“金标准”，是谷子基因组装和基因组学研究的一个重要里程碑，将极大促进谷子功能基因组研究和现代化育种发展，并对禾谷类作物比较基因组学具有重要意义。

谷子Yugu1-T2T基因组与Yugu1-v2.2基因组比较

近年来谷子在群体遗传以及多组学研究中发展迅速，从2013年916份资源的谷子单倍型解析(Jia et al., 2013)，到近年的398份谷子籽粒代谢组、转录组、变异组多组学研究(Li et al., 2022)，以及2023年大规模泛基因组及群体遗传研究 (He et al., 2023)，积累了大量的组学数据。同时，随着谷子株型和旱胁迫相关基因DPY1(Zhao et al., 2020; Zhao et al., 2023)，光周期属性决定因子SiPHYC(Wang et al., 2022)，重要产量基因SGD1(Tang et al., 2023) 等功能基因的解析，谷子模式植物体系正走向成熟。为了充分利用这些数据，加快谷子基础研究，本研究构建了谷子第一个真正意义的综合性数据库Setaria-db (www.setariadb.com/millet)。该数据库包含了Yugu1-T2T基因组、110个泛基因组、1844个变异组、312个代谢组和转录组、野生种（A10）、农家种（Ci846）和栽培种（Yugu1）多组织表达谱，618个品种11年13个地点收集的226组表型数据，916份种质材料信息等。并开发相关在线工具（Haplotype, BLAST, CRISPR design, PRIMER design，GO，KEGG, Multi-omics correlation analysis），为谷子功能基因基础理论和育种应用研究提供了重要平台。

谷子综合数据库Setaria-db (www.setariadb.com/millet) 概况

中国农业科学院作物科学研究所贺强研究员、王春超助理研究员、河北大学青年讲师何强为该论文共同第一作者，贺强研究员、刁现民研究员为论文共同通讯作者。中国农科院作科所路则府研究员，智慧研究员、贾冠清研究员、郭刚刚研究员、汤沙副研究员，浙江大学博士生周宇涵对该研究做出重要贡献。河北大学杜会龙教授对该研究提供了重要指导。综合数据库的搭建，得到中国农科院作科所方沩研究员、闫燊助理研究员重要支持。该研究得到了国家重点研发计划（2021YFF1000100）、国家自然科学基金（32301798, 32241042），以及中国农业科院创新工程等项目资助。

参考文献

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Li, X., Gao, J., Song, J., Guo, K., Hou, S., Wang, X., He, Q., Zhang, Y., Zhang, Y., Yang, Y., et al. (2022). Multi-omics analyses of 398 foxtail millet accessions reveal genomic regions associated with domestication, metabolite traits, and anti-inflammatory effects. Molecular Plant 15:1367–1383.

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Zhao, M., Tang, S., Zhang, H., He, M., Liu, J., Zhi, H., Sui, Y., Liu, X., Jia, G., Zhao, Z., et al. (2020). DROOPY LEAF1 controls leaf architecture by orchestrating early brassinosteroid signaling. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 117:21766–21774.

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论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.12.017