Mol Plant | 黄学辉等教授综述植物泛基因组及其应用-摩杜云开发者社区

摘要
泛基因组的重要性
植物泛基因组的主要结构变异（SV）驱动力
植物泛基因组的发展
植物泛基因组应用育种

今日分享一篇去年底今年初发表的植物泛基因组综述，作者史俊鹏、田志喜、赖锦盛、黄学辉，全员大佬。

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该文详细介绍了植物泛基因组的概念、研究进展和应用。

摘要

植物基因组高度多样化，很大一部分序列在不同个体间并不共享。

泛基因组包括变异DNA序列和保守的核心序列，代表一个物种中所有非冗余的DNA。

该文综述了植物泛基因组的最新进展，包括造成结构变异的主要驱动力、代表泛基因组的方法创新、构建植物泛基因组的主要成功案例。

也总结了解码端粒到端粒（T2T）或无间隙（Gapless）植物基因组中剩余“暗物质”的最新研究。

泛基因组的重要性

植物基因组极其复杂和多样。第一个植物基因组（拟南芥）于2000年发布，此后技术进步使得现在有超过1000个植物基因组，涵盖约800个物种。

基因组大小的巨大变化、转座元件的系谱特异活性、与物种形成及多样化相关的多倍体化和二倍体化事件等特征已被解码。

早期认为大多数DNA序列在物种内的个体间是共享的（核心基因组）。然而，越来越多的证据表明许多DNA序列是可变的，只在部分个体间共享（可有可无基因组）。

泛基因组代表一个物种中所有DNA序列的多样性，其完整性和准确性预计优于常用的单一线性参考基因组。泛基因组的研究已扩展至许多其他植物物种。

植物社区也致力于同一物种内更多个体的测序，因为植物内部种群的多样性可能非常高。泛基因组对功能基因组学的发现具有巨大潜力。

植物泛基因组的主要结构变异（SV）驱动力

最初的植物泛基因组是通过组装七个野生大豆基因组构建的，揭示了多个与抗病性、种子成分和开花时间相关的可变基因。

结构变异的主要来源有：

转座元件（TEs）：是植物基因组中最丰富的功能元素，通过“复制粘贴”、“剪切粘贴”和“滚动循环”机制转座。
非等位基因同源重组（NAHR）：当非等位重复DNA序列在减数分裂期间错配时发生，导致删除、复制等。
遗传渗入/水平基因转移（HGT）：可以使物种获得原本不存在于其基因库中的DNA序列。
多倍体植物中的基因丢失（分离）：全基因组复制事件产生的基因冗余可以缓冲基因组变异的有害效应。

植物泛基因组中与变异DNA序列相关的结构变异（SVs）的主要驱动力概览。
(A) 转座元件的活动（包括转座和切除）导致常见的SVs，这可能与表型变异有关（以玉米种子颜色变异为例）。
(B) 两个非等位重复DNA（A-B和A'-B'）之间的NAHR（非等位基因同源重组）产生两个重组等位基因，一个带有插入物（A'-B），另一个则删除了两个位点（B-A'）。
(C) HGT（水平基因转移）可以使植物快速获得原本不在其基因库中的基因，甚至可以跨界从真菌/细菌到植物。
(D) 多倍体植物中全基因组复制后重复基因的差异性分离产生了个体间的PAV（存在/缺失变异）基因。