Первый теломер-теломерный гаплотип-разрешенный референсный геном триплоидного банана

Бананы — одна из важнейших сельскохозяйственных культур в мире. Спрос на культивируемые бананы продолжает расти, однако их производство сильно страдает от комплекса биотических и абиотических стрессов. Например, урожайность бананов серьезно угрожает фузариозное увядание, вызываемое грибком Fusarium oxysporum f. sp. cubense.

Следовательно, выведение новых сортов бананов с улучшенными признаками, особенно с генетической устойчивостью к широкой и разнообразной группе патогенов, крайне важно для будущего производства. Высококачественный геном банана, без сомнения, облегчит такую генетическую манипуляцию.

Бананы типа Кавендиш, имеющие моноспецифическое происхождение от Musa acuminata (AAA), составляют около половины мирового производства бананов и поэтому имеют большое значение для человеческого общества. Однако до сих пор высококачественный гаплотип-разрешенный референсный геном для сортов банана оставался нерасшифрованным. В данном исследовании представлен теломер-теломерный (T2T) и гаплотип-разрешенный референсный геном сорта 'Baxijiao' (Кавендиш).

Этот референсный геном состоит из трех гаплоидных сборок, размеры которых оцениваются в 477.16 Мб, 477.18 Мб и 469.57 Мб соответственно. Оценки качества генома подтвердили его непрерывность (LAI: 19.84, 20.65 и 20.22) и полноту (BUSCO: 97.40%, 97.80% и 93.80%). В трех гаплоидных сборках было идентифицировано 19, 17 и 17 теломер соответственно. Среди повторяющихся регионов было идентифицировано 256.48 Мб (53.76%), 258.29 Мб (54.14%) и 258.84 Мб (55.13%).

Кроме того, из каждой сборки было предсказано в общей сложности 37 185, 37 241 и 37 178 высоконадежных белок-кодирующих генов. Несмотря на моноспецифическое происхождение, три гаплоидные сборки показали значительные различия с низким уровнем коллинеарности последовательностей. Были идентифицированы несколько крупных реципрокных транслокаций между хромосомами 1, 4 и 7.

Было обнаружено расширение семейств генов, которые могут влиять на качество и аромат плодов, например, относящихся к процессам катаболизма сахарозы/дисахаридов/олигосахаридов, метаболизма сахарозы, метаболизма крахмала и биосинтеза ароматических соединений. Кроме того, наблюдалось расширение семейств генов, связанных с развитием пыльника и пыльцы, что может быть связано с партенокарпией и стерильностью сорта Кавендиш.

Наконец, в 'Baxijiao' было идентифицировано значительно меньше генов устойчивости, чем у M. acuminata, особенно в кластерах генов на хромосомах 3 и 10, что предоставляет потенциальные мишени для изучения молекулярных основ устойчивости к болезням у банана. Таким образом, этот T2T гаплотип-разрешенный референсный геном станет ценным генетическим ресурсом для биологических исследований, молекулярной селекции и генетического улучшения банана.

Статья "Telomere-to-telomere haplotype-resolved reference genome reveals subgenome divergence and disease resistance in triploid Cavendish banana" опубликована в журнале Horticulture Research.