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牛油果(Persea americana?Mill.)屬樟科鱷梨屬常綠喬木，為著(zhù)名的熱帶水果之一，原產(chǎn)于中美洲，果實(shí)富含多種不飽和脂肪酸，口感細膩，香氣獨特。為了深入理解牛油果的遺傳信息，中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“版納植物園”）植物基因組演化與次生代謝研究組，利用NGS、PacBio HiFi、ONT、Pore-C等測序技術(shù)對西印度品種的牛油果進(jìn)行了全基因組測序，并成功組裝了首個(gè)841.6Mb無(wú)間隙的牛油果基因組序列。

研究顯示，西印度品種的牛油果包含40629個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，應用迭代識別和聚類(lèi)方法預測了12個(gè)染色體特異性的著(zhù)絲粒序列（CSCR）。這些CSCR序列結構復雜，包含了多種類(lèi)型的TEs，具有較低的HiFi和ONT?reads的覆蓋深度，特別是染色體Pa03和Pa07的長(cháng)著(zhù)絲粒區域。研究團隊應用熒光原位雜交（FISH）技術(shù)進(jìn)一步驗證了牛油果基因組序列中所有預測的著(zhù)絲粒、端粒和核仁組織區域（NOR）的準確性。此外，研究團隊鑒定了376個(gè)與疾病抗性相關(guān)的NLR基因，以及128個(gè)與脂肪酸生物合成相關(guān)的基因，其中在三酰甘油（TAG）形成階段，Pa07g1095、Pa07g1091和Pa12g0002（FAD2基因）在果實(shí)中特異性表達，這一發(fā)現為理解牛油果中脂肪酸生物合成提供了新的見(jiàn)解。

研究成果以A telomere-to-telomere gap-free reference genome assembly of avocado provides useful resources for identifying genes related to fatty acid biosynthesis and disease resistance為題發(fā)表在園藝學(xué)期刊Horticulture Research上。版納植物園植物基因組演化與次生代謝研究組聯(lián)培博士生楊天宇和博士后蔡一帆為該論文的共同第一作者，楊云強副研究員和楊永平研究員為該論文的通訊作者。版納植物園黃天萍高級工程師，博士后楊丹妮、博士研究生楊興瑜、尹欣副研究員、昆明植物研究所章成君研究員也參與了該研究。該研究得到云南省“云嶺學(xué)者”、國家自然科學(xué)基金、云南省博士后科學(xué)基金等項目支持。

圖1. 端粒到端粒無(wú)缺口的牛油果基因組組裝全景圖。A基因組圈圖。a)染色體長(cháng)度示意圖，修補缺口的位置標識為黑色，預測的著(zhù)絲粒位置標識為金色，橙紅色的柱狀圖展示了對應區域中序列的雜合位點(diǎn)密度；b)基因密度；c)重復基因密度；d)rRNA位點(diǎn)；e)HiFi reads覆蓋深度；f)ONT ultra-long read覆蓋深度；g)NGS覆蓋深度；h)GC含量；i)基因組內共線(xiàn)性。以500-kb窗口及250-kb步進(jìn)來(lái)滑窗計算密度與覆蓋深度。B 12號染色體上的45s rDNA陣列。C FISH探針pITS1和pITS2（紅色）以及pTEL（綠色）的熒光信號標識了牛油果有絲分裂中期染色體上核仁組織區和端粒的位置。

圖2. 牛油果的著(zhù)絲粒結構。A序列特征示意圖的每一行分別展示了Pore-C互作信號接近缺失的區域、預測的衛星序列位置、CSCR位置、LTR/Gypsy位置、LTR/Copia位置和TIR位置。 CSCR，染色體特異性著(zhù)絲粒重復序列；LTR，長(cháng)末端重復序列；TIR，末端反向重復序列。Pore-C互作信號使用15-kb窗口進(jìn)行統計。推測的衛星序列和轉座子位置使用RepeatMasker確定，CSCR位置根據LASTZ比對結果確定。B 鄰接樹(shù)顯示了CSCR的系統發(fā)育關(guān)系。標識為灰色的分支中包括7個(gè)高度同源的CSCRs，這7個(gè)CSCRs被合稱(chēng)為SCG。使用MAFFT的einsi算法進(jìn)行CSCRs的序列比對。使用TreeBeST構建鄰接樹(shù)。C FISH探針pCEN（紅色）以及pTEL（綠色）的熒光信號標識了牛油果有絲分裂中期染色體上著(zhù)絲粒和端粒的位置。