分享一篇关于利用长读高通量测序组装小麦基因组进行快速克隆抗病基因。

摘要：

来自于基因组大且复杂的作物中重要农艺性状基因的克隆仍然是挑战。通过利用结合高保真长读取，光学映射和染色体构象捕获，产生一个14,7G的南非面包小面栽培种Kariega基因组。该基因组的组装比之前小麦装配的连续程度高一个数量级。Kariega对真菌条锈病表现出持久抗病性。我们确定了抗病基因Yr27具有小种特异性，它编码细胞内免疫受体，是条锈病抗性的主要贡献者。Yr27与抗叶锈病基因Lr13等位。Yr27和Lr13蛋白序列同源性为97%。我们的结果阐明产生染色体范围小麦基因组组装去克隆基因的可行性，和解释单基因的高度相似等位能够赋予对不同病原菌的抗性，这可能为将来设计具有多重识别特异性的Yr27等位基因提供基础。

背景

多倍体面包小麦具有大(约16gb)、高度重复序列的基因组，仍然是基因组测序和基因克隆项目的一个挑战。在小麦基因库中描述的83个抗黄锈病(Yr)基因中，迄今为止只有9个被克隆出来。南非春面包小麦品种Kariega显示出成株期高抗条纹锈病。

结果

Kariega 具有3个数量性状位点：QYr.sgi-2B，染色体臂2BS上1个; QYr.sgi-4A, 在染色体臂4AL上；以及染色体臂7DS上的持久抗条锈病基因Yr18，该基因编码atp结合盒(ABC)转运体。通过利用结合高保真长读取，光学映射和染色体构象捕获，产生一个14,7G的南非面包小面栽培种Kariega基因组。Kariega和易感春小麦品种AvocetS进行回交获得只含有QYr.sgi-2B位点的材料Avocet2B。利用Avocet2B×AvocetS F2群体，我们绘制了QYr.sgi-2B到1.4 cM的遗传间隔(图1b)，对应于Kariega基因组中 10.02Mb的物理区域，包含93个候选基因。进一步分析发现包含两个NLR基因。利用MES突变体材料和VIGS技术验证出TraesKAR2B01G0121530LC可能是候选基因。后续对该基因序列以及结构进行分析发现Yr27是一个高度可变的NLR, 其LRR域的变异对病原菌特异性识别很重要。

个人想法：

1.     利用长读高通量测序进行小麦基因组组装是一个好的方式来快速克隆重要农艺性状或抗病基因。

2.     感觉候选基因的确定上证据不够充分，首先，92个基因只留下两个NLR基因，其他基因怎么排除的证据不充分，其次，候选基因确定只通过突变体材料和VIGS实验验证，抗病基因一般具有抗病功能，并没有解释出该基因在苗期感病和成株期抗病之间的关系。