扁豆物种基因组组装揭示了与着丝粒周围倒位相关的进化脆弱型染色体

Lens属由7个二倍体物种组成，其中包括栽培作物小扁豆，以及常用于育种中有利等位基因导入的6个野生近缘种。研究认为，Lens属物种在种内和种间均表现出相当程度的基因组结构变异，这对植物育种和进化基因组学具有重要影响。植物着丝粒是参与染色体稳定性的关键区域，其结构变化可能与减数分裂异常相关，进而导致染色体片段的倒位、易位和缺失。已知蚕豆族（Fabeae）的着丝粒具有较高多样性，并不符合着丝粒驱动模型。着丝粒多样性的起源及其进化趋势仍不明确，但近期研究表明，着丝粒结构变异在形成新的序列组合方面发挥作用，而这些序列组合可能促成豆科植物中所观察到的独特着丝粒进化模式。我们利用长读长测序技术，对Lens属全部7个物种的基因组进行了测序与组装，并开展了基因共线性分析。与此同时，我们通过ChIP-seq实验定位并表征了这些基因组中的着丝粒，以进一步了解其在Lens属染色体稳定性中的作用。共线性分析显示，Lens属基因组在进化过程中经历了广泛的重排，在物种之间鉴定出多次易位和倒位。特定的Lens属染色体似乎更易在长期进化过程中发生重排；在Lens属物种形成过程中，这些染色体同样表现出较高的重排频率。脆弱染色体与着丝粒周围倒位的发生相关，而后者可能破坏染色体稳定性。Lens属着丝粒中卫星序列的多样性，很可能源于该属进化过程中不断累积的结构变化。这些发现表明，基因组结构和着丝粒结构在产生该豆科属内的着丝粒多样性方面发挥着重要作用。

Lens属由7个二倍体物种组成，其中包括栽培作物小扁豆（Lentil）以及6个常用于育种计划中有利等位基因导入的野生近缘种。研究表明，Lens属物种在种内和种间均存在相当程度的基因组结构变异，这对植物育种和进化基因组学具有重要意义。植物着丝粒是维持染色体稳定性的关键区域，其结构变化可能与减数分裂异常相关，进而导致染色体片段的倒位、易位和缺失。已知豆族（Fabeae）的着丝粒具有较高多样性，并不符合着丝粒驱动模型。尽管这种着丝粒多样性的起源及其进化趋势尚不清楚，但近期研究表明，着丝粒结构变异可能在形成新的序列组合过程中发挥作用，从而促成豆科植物中所观察到的独特着丝粒进化模式。我们利用长读长测序技术，对Lens属全部7个物种的基因组进行了测序、组装和基因共线性分析。同时，通过ChIP-seq实验定位并表征这些基因组中的着丝粒，以更深入地理解其在Lens属染色体稳定性中的作用。共线性分析显示，Lens属基因组在进化过程中经历了广泛的重排，在物种之间鉴定出多次易位和倒位。特定的Lens属染色体似乎更易在长期进化过程中发生重排；在Lens属物种形成过程中，这些染色体同样表现出较高的重排速率。染色体脆弱性与着丝粒周围倒位的发生相关，而后者可能会破坏染色体稳定性。Lens属着丝粒中卫星序列的多样性，很可能源于Lens属进化过程中逐步累积的结构变化。这些发现表明，基因组结构和着丝粒结构在塑造该豆科属内的着丝粒多样性方面发挥着重要作用。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.02.749020v1?rss=1

🏷️ 扁豆属基因组组装 着丝粒结构变异 染色体重排 着丝粒周围倒位 进化基因组学