北京林业大学等揭示重要木本油料树种--文冠果独特着丝粒序列组成及超长链脂肪酸合成机制

高质量全基因组组装与注释是功能研究和高效分子设计育种的重要前提基础，对相关产业发展有重要推动作用。大多数木本作物仍然缺乏深入的基因组解析，尤其是着丝粒，其在染色体准确分离和维持全基因组稳定性方面发挥着重要作用。文冠果（Xanthoceras sorbifolium）为无患子科文冠果属单型种，是一种具有显著的抗逆性和观赏性的中国特有乔木树种。其种子油的理化特性符合高档食用油标准，不饱和脂肪酸含量占文冠果油脂的94%以上，是国家大力发展的“十大木本油料”之一。另外，超长链多不饱和脂肪酸（VLC-PUFA）在人类健康中发挥重要作用，其中的神经酸，文冠果油脂中还含有 1.5–4%，该成分具有重要的药用价值。因此，提升种子神经酸的含量和品质是文冠果育种的重要目标之一。

北京林业大学、山西大同大学，中科院植物研究所，中国林业科学研院以及瑞典、加拿大科研人员组成国际团队解析了文冠果第一个国审良种‘金冠霞帔’的高质量全基因组，鉴定了着丝粒区域及其主要组成成分；注释了文冠果超长链脂肪生物合成通路，揭示出其中的关键候选基因；开发了文冠果全基因组资源在线数据分析平台。该全基因组资源有助于进一步研究文冠果着丝粒生物学特征，为后续的分子育种、基因组编辑和全基因组选择等提供了重要基础。

该研究以“Centromere-specific retrotransposons and very-long-chain fatty acid biosynthesis in the genome of yellowhorn (Xanthoceras sorbifolium, Sapindaceae), an oil-producing tree with significant drought resistance”为题目发表在 Frontiers in Plant Science 杂志。北京林业大学生物科学与技术学院、林木育种国家工程实验室、林木花卉育种教育部重点实验室博士生刘辉、严雪梅和生态与自然保护学院博士生王馨蕊为论文的共同第一作者，山西大同大学张东旭副教授，中科院植物研究所周庆源副研究员，中国林业科学研院博士后王青，高精尖中心博士生史天乐、贾凯华、田雪婵、周姗姗和博士后赵伟及王晓茹教授参与了该研究；北京林业大学毛建丰副教授和关文彬教授为论文的共同通讯作者。

该研究结合 PacBio 和 Hi-C 测序技术，获得了文冠果的高质量全基因组和注释，鉴定了15条染色体的着丝粒，发现着丝粒区域中富含着丝粒特异性的 LINE1 和 Gypsy 逆转座子，比较揭示了文冠果的3个栽培品种全基因组之间存在大量的结构变异，该研究为文冠果关键性状遗传机制研究和基因组编辑等高效分子设计育种的提供了重要基础。

该研究得到了国家林业和草原局国家科技成果推广项目（编号：2020133101）、北京林业大学双一流大学建设项目（编号：2019XKJS0308）、国家自然科学基金（编号：U1903103）和中央高校基本科研经费（编号：2018BLCB08）的资助。