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泛基因组正在改变基因组学研究，使我们得以揭示群体和物种间广泛的序列变异。泛基因组学的核心目标之一，是将这些变异与不同进化尺度上的表型多样性联系起来。在此，我们介绍 Panagram（https://github.com/kjenike/panagram）：一种超快速、无需序列比对的泛基因组分析框架，利用泛 k-mer 谱量化不同基因组间共享和分化的序列模式。该方法无需计算开销巨大的全基因组多序列比对，即可对结构复杂的基因组进行可扩展的比较分析。在植物中，Panagram 在 160 个具有全球多样性的拟南芥基因组中鉴定出 1,361 个基因—环境关联，涉及开花和环境响应相关基因。在茄属植物中，Panagram 在作物及其野生近缘种的泛基因组中发现了广泛的渐渗现象，涉及胁迫响应相关位点和具有重要农艺价值的位点。在动物中，对包含 6 个新组装犬基因组的 51 单倍型犬属泛基因组进行分析后，研究揭示了广泛的品种特异性及非参考序列变异，并鉴定出与面部饰毛及其他形态性状相关的单倍型。最后，针对 Zoonomia 项目和 Bird 10,000 Projects 的 605 个脊椎动物基因组，Panagram 鉴定出与体质量、寿命和代谢差异相关的共享及谱系特异性基因组变异模式。综上，这些结果表明，泛 k-mer 谱能够揭示与群体、物种乃至深远进化时间尺度上的表型多样性相关的泛基因组架构。
michael.schatz{at}gmail.com
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摘要
泛基因组正在改变基因组学的发展，使我们得以揭示种群和物种间广泛存在的序列变异。泛基因组学的一项核心目标，是在不同进化尺度上将这些变异与表型多样性联系起来。本文介绍 Panagram（https://github.com/kjenike/panagram），这是一种超快速、无需序列比对的泛基因组分析框架，利用泛 k-mer 谱量化不同基因组间共享和分化的序列模式。该方法无需计算量巨大的全基因组多序列比对，即可实现对结构复杂基因组的可扩展比较。在植物中，Panagram 在 160 个全球多样化的拟南芥（Arabidopsis thaliana）基因组中鉴定出 1,361 个基因—环境关联，涉及参与开花和环境响应的基因。在茄属植物（Solanum）中，Panagram 在作物及其野生近缘种的泛基因组中发现了广泛的基因渐渗现象，其中涉及胁迫响应相关位点和具有重要农艺价值的位点。在动物中，对包含 6 个新组装犬基因组的 51 单倍型犬属泛基因组进行分析后，研究揭示了广泛存在的品种特异性变异和非参考序列变异，并鉴定出与面部饰毛及其他形态性状相关的单倍型。最后，基于 Zoonomia 和 Bird 10,000 Projects 的 605 个脊椎动物基因组，Panagram 鉴定出与体重、寿命和代谢差异相关的共享及谱系特异性基因组变异模式。综上，这些结果表明，泛 k-mer 谱能够揭示与种群、物种及深层进化时间尺度上的表型多样性相关的泛基因组结构。
利益冲突声明
ZBL 是 Inari 的顾问。
农业。所有其他作者均声明不存在利益冲突。
脚注
https://github.com/kjenike/panagram
已声明的资助方信息
美国国家科学基金会，
，2216612
美国国家人类基因组研究所，
，U41HG006620
版权
本预印本的版权所有者为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。
本预印本依据
CC-BY 4.0 International 许可
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发布于 2026 年 10 月 22 日。
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Panagram 揭示了植物和动物性状变异背后的泛基因组架构
Katharine M Jenike，Nicole L. Brown，Sam Kovaka，Delphine M Lariviere，Robin Burns，Frances L. Chen，Hagai Shohat，Matthias Benoit，Tyler Collins，Rachel F. Daniels，Blaine Fitzgerald，Iacopo Gentile，Anat Hendelman，Rachel A. Johnston，Betty Y.H. Huang，Alex Ostrovsky，Srividya Ramakrishnan，Katia Renault，Gina M Robitaille，James W. Satterlee，Anton Y.H. Nekrutenko，Elinor Karlsson，
Zachary
Lippman
，
Ian R
Henderson
，
Michael C
Schatz
bioRxiv
2026.10.21.760756；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.21.760756
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Panagram 揭示了植物和动物中导致性状变异的泛基因组架构
Katharine M
Jenike
，
Nicole L.
Brown
，
Sam
Kovaka
，
Delphine M
Lariviere
，
Robin
Burns
，
Frances L.
Chen
，
Hagai
Shohat
，
Matthias
Benoit
，
Tyler
Collins
，
Rachel F.
Daniels
，
Blaine
Fitzgerald
，
Iacopo
Gentile
，
Anat
Hendelman
，
Rachel A.
Johnston
，
Betty Y.H.
Huang
，
Alex
Ostrovsky
，
Srividya
Ramakrishnan
，
Katia
Renault
，
Gina M
Robitaille
，
James W.
Satterlee
，
Anton Y.H.
Nekrutenko
，
Elinor
Karlsson
，
Zachary
Lippman
，
Ian R
Henderson
，
Michael C
Schatz
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2026.10.21.760756；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.21.760756
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关键词：泛基因组学 · 泛k-mer分析 · 基因组变异 · 基因—环境关联 · 比较基因组学
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.21.760756v1?rss=1