近日，8040威尼斯智慧农场技术与系统全国重点实验室、大豆生物学教育部重点实验室陈庆山教授团队与广西大学王海峰教授团队合作在植物学权威期刊《Molecular Plant》（IF=27.500，中科院1区Top期刊）在线发表了题为《The T2T genome assembly of soybean cultivar ZH13 and its epigenetic landscapes》的论文（https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.10.003），成功发布了中国大豆品种 “中黄13”(ZH13)的完整基因组“ZH13-T2T”，并首次绘制了该大豆品种的表观遗传修饰图谱。

大豆（Glycine max）是人类和畜牧业的重要蛋白质来源，同时也是重要的油料作物。自从2010年发布了大豆第一个基因组(Williams 82)以来，全球范围内已经陆续发布了多个大豆栽培种、野生种和地方品种的基因组，为大豆的基因功能研究、驯化与育种工作提供了丰富的遗传资源。中国农业科学院自主培育的优良大豆品种“中黄13” (ZH13) 在2019年通过第三代测序技术成功组装了高质量的参考基因组。但该基因组仍然存在一些缺陷，特别是在着丝粒和端粒等复杂区域方面需要进一步解读。

在本研究中，研究人员首先整合了Nanopore超长测序、PacBio HiFi测序和Hi-C技术，成功组装了近乎完整的ZH13-T2T基因组，填补了ZH13v2基因组的空白区域，特别是着丝粒和端粒区域。作者补充了约26Mb的新序列，并校正了35个倒位和163个易位，其中大部分结构变异发生在着丝粒区域，为进一步研究大豆的功能基因组提供了坚实的数据基础。为了探讨大豆ZH13-T2T基因组的表观修饰模式，研究人员整合了多种组蛋白修饰测序数据，包括H3K4me3、H3K27me3、H3K9ac、H3K4me1和H3K9me2，以及染色质开放水平测序数据(ATAC-seq)，将基因组分为8种不同的染色质状态。这一工作揭示了具有不同生化特性的各种基因组区域的分布，并突显了不同染色质状态下DNA甲基化、转座子（TE）富集和基因表达之间的复杂关系。作者还使用Nanopore数据检测了ZH13着丝粒和端粒区域的DNA甲基化水平，并表明了第三代测序在准确捕捉复杂区域甲基化信号方面的潜力。此外，研究人员还通过分析Hi-C数据构建了ZH13的三维互作网络，鉴定了潜在的近端和远端的调控元件，为深入研究大豆的功能元件提供了新资源。该研究不仅成功组装了中国大豆品种ZH13的T2T基因组，还绘制了首个完整的表观遗传修饰图谱，解析了大豆复杂区域（着丝粒与端粒）的表观修饰特征，将极大地促进了对大豆基因表达调控网络的研究以及育种工作的进行。

 广西大学王海峰教授和8040威尼斯陈庆山教授为该论文的通讯作者，广西大学博士生张超、助理教授谢亮、博士生于航以及8040威尼斯副教授王锦辉为论文的共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广西自然科学基金等多个项目的资助。

（供稿/农学院）