南京农业大学张绍铃团队实现植物配子期二倍体基因组的单花粉细胞测序

来源：植物科学最前沿

原标题：Genome Res：方法学研究的范例！南京农业大学张绍铃团队实现植物配子期二倍体基因组的单花粉细胞测序

来自二倍体生物的基因组装配体会在亲本等位基因之间交替产生镶嵌序列，这会产生错误的基因模型和其他问题。在动物中，生成单倍体基因组解析装配体的一种流行策略是对（单倍体）配子进行采样，单细胞测序的出现进一步推动了此类方法的发展。然而，从植物配子中分离和扩增DNA的一些挑战限制了植物中的这种方法。

2019年10月24号，南京农业大学张绍铃研究团队在Genome Research上在线发表了题为Single-pollen-cell sequencing for gamete-based phased diploid genome assembly in plants的文章。该研究将单花粉原生质体分离的新方法与单细胞DNA扩增技术结合在一起，然后使用“条形码”生物信息学策略整合了12个花粉细胞的单倍体特异性序列数据，最终实现了梨的高效和准确定相基因组分为A和B单倍体基因组。

随着高通量测序技术的出现，许多物种的基因组草图已经发布，但是许多基因组，尤其是那些具有高杂合度或多倍体的基因组，可能包含许多镶嵌序列，因为亲本等位基因在此过程中是随机选择或折叠的。基因组组装。这是有问题的，因为某些单倍型特征在某些分析中非常重要，例如在连锁分析或群体遗传学和功能研究中。没有准确的等位基因水平参考，鉴定同源染色体之间的变异，等位基因特异性表达和单倍型特异性特征是具有挑战性的。为了解决这个问题，已经开发了先进的测序技术以及生物信息学技术来对单个等位基因进行分相。尽管在重建单倍型解析的人类和动物基因组方面取得了一些进展（，但在植物中单倍型解析的基因组组装尚不发达，关键的限制因素是高水平的单核苷酸水平。一些异种植物物种的杂合性。

已经开发了几种实验和计算方法来区分二倍体基因组中的两个单倍型。 例如，繁殖双单倍体（DH）系可能是最直接的方法。 但是，繁殖DH系可能很费力，成功的可能性相对较低。 另一种方法是使用基于微流体的染色体分离技术直接分离每个同源染色体，但是设备和技术要求仍然令人望而却步，要被广泛采用，可能还有很长的路要走 。

利用条形码方法实现单倍体分阶段的原理图

在这里，研究人员将单花粉原生质体分离的新方法与单细胞DNA扩增技术结合在一起，然后使用“条形码”生物信息学策略整合了12个花粉细胞的单倍体特异性序列数据，最终实现了梨的高效和准确定相基因组分为A和B单倍体基因组。除了揭示梨参考基因组中8.12％的基因具有镶嵌装配并能够进行以前不可能分析的梨基因表达等位基因影响外，研究新单倍体基因组装配还提供了有关花粉减数分裂过程中重组的高分辨率信息。考虑到异交梨是具有很高杂合性的被子植物，研究用于快速定相基因组装配的方法可能适用于自然界中几种尚未测序的异交被子植物。

原文链接：

https://genome.cshlp.org/content/early/2019/10/24/gr.251033.119.abstract