近日，The Crop Journal在线发表了乐鱼(中国)国家甘蔗工程技术研究中心邓祖湖研究员团队题为 “Sequence analysis of Erianthus arundinaceus chromosome 1 isolated by flow sorting after genomic in situ hybridization in suspension”的研究论文。在甘蔗细胞遗传学和基因组学领域取得新的进展。
该研究通过团队前期创制仅含有1条斑茅染色体的甘蔗材料，开发悬浮液基因组原位杂交技术标记斑茅染色体后进行流式分选，进而对单条斑茅染色体进行测序与分析。悬浮液基因组原位杂交后，斑茅染色体会清楚的标记上绿色荧光，而甘蔗染色体则没有绿色荧光（图1）。利用流式细胞仪分选得到带绿色荧光标记的斑茅染色体，纯度可达到97.85%（图2）。通过Illumina和PacBio测序，组装得到contig N50为19.5 kb的70.93 Mb序列。预测得到2646个基因，其中1877个（70.9%）基因的功能得到注释。基因共线性分析发现，有2161个基因与割手密、高粱同源，并且主要分布于1号染色体（图3）。利用斑茅与其他物种的1号染色体的序列进行系统发育关系分析，表明斑茅与水稻、玉米的亲缘关系较远，其次是高粱，与割手密、甘蔗杂交种的亲缘关系较近。该研究首次提出了悬浮液基因组原位杂交标记和测序技术，揭示了斑茅单条染色体的基因组特征，对甘蔗分子改良和外源基因渗入育种具有重要的意义。
图1 悬浮液基因组原位杂交后的染色体悬浮液镜检。
(A) 所有粒子显示DAPI蓝色荧光。 (B)仅有斑茅染色体被标记上FITC绿色荧光。红色箭头指出带绿色信号的染色体。标尺：5 μm。
图2 流式分选后对收集染色体镜检。
(A)和(C) 表示绿色信号图。(B)和(D) 表示绿色和蓝色信号叠加图. 标尺：5 μm。
图3 斑茅1号染色体基因在高粱和割手密基因组中的共线区域。
蓝绿染色体代表割手密染色体，灰色染色体代表高粱染色体。
乐鱼(中国)2020届博士研究生杨善博士为该文的第一作者，我校邓祖湖研究员和广西大学的张木清教授为共同通信作者，捷克科学院植物学实验研究所的Jaroslav Doležel教授和Petr Cápal博士也参与了相关工作。该研究得到国家自然科学基金（31771863）、福建省科技重大专项（2015NZ0002-2）、乐鱼(中国)科技创新专项基金（KFA17168A）、乐鱼(中国)博士研究生出国合作研究项目（324-112110082）、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室专项资金（SKLCUSA-a201912）以及欧洲区域发展基金（CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000827）资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669022002199