从繁花硕果的园艺种质驯化到作物抗逆、优异性状的精准选育园艺作物的物种演化与品种改良始终藏着一套染色体层面的隐秘调控逻辑。着丝粒是染色体上确保细胞分裂中姐妹染色单体正确分离的核心功能元件。然而着丝粒区域高度重复的DNA序列使其长期成为基因组组装的“最后堡垒”传统测序技术难以跨越这些重复区域着丝粒因此被称为基因组中的“暗物质”。随着T2T端粒到端粒完整基因组组装技术的成熟落地基因组无缺口精准解析成为现实彻底打破了传统技术的局限。如今科研领域得以完整破译园艺作物着丝粒的完整序列、精细结构与变异特征清晰捕捉转座元件增殖、染色体倒位、片段插入缺失等结构变异驱动着丝粒演化的核心机制解锁葫芦科、茄科、核果类等不同园艺作物的着丝粒演化范式厘清多倍体化、人工驯化过程中着丝粒的动态演变规律。本期特邀北京大学现代农业研究院陈为凯老师带来《T2T基因组解析园艺作物着丝粒演化》主题分享深入i讲解如何打通结构变异—演化机制—农艺性状的研究通路突破基因组研究难点解锁园艺作物进化密码。直播回放T2T基因组解析园艺作物着丝粒演化【讲座主题】T2T基因组解析园艺作物着丝粒演化【内容摘要】着丝粒是真核生物染色体上的重要功能位点在细胞分裂过程中参与动粒的组装确保染色体的准确分离。着丝粒的显著特征是其核小体含有着丝粒特异H3组蛋白变体CENH3参与着丝粒复合蛋白的募集和稳定。尽管着丝粒功能高度保守但是构成着丝粒的DNA序列却进化迅速即使在近缘物种中也表现出惊人的多样性。这一现象被称为“着丝粒悖论”是演化生物学领域长期悬而未决的核心谜题。由于着丝粒区域充斥着高度重复的序列长期以来受技术限制难以完整组装给其结构和功能解析带来了极大挑战成为了解开其演化谜题的主要瓶颈。近年来随着单分子测序技术的发展解决了着丝粒的组装难题越来越多的动植物实现了端粒到端粒无缺口基因组组装为揭示着丝粒结构与演化之谜开启了序幕。本研究团队以茄科和十字花科等园艺作物为研究对象从“完整基因组解析着丝粒复杂结构”到“泛基因组揭示着丝粒动态演化”等两个方面开展了系统性研究。通过破译辣椒、烟草、番茄和白菜等物种的T2T基因组绘制了高分辨率的着丝粒遗传与表观遗传图谱。进一步从群体及物种演化的背景下解析着丝粒的遗传多样性及其演化规律阐明了多个物种的着丝粒演化模型为理解“着丝粒悖论”提供了关键证据也为推进染色体工程育种奠定了理论基础。【专家简介】陈为凯北京大学现代农业研究院副研究员长期从事园艺作物的基因组学研究同时开展着丝粒遗传多样性及动态演化研究。研究对象主要围绕十字花科和茄科等主要园艺作物。先后主持国自然青年科学基金、山东省自然青年科学基金和潍坊市鸢都学者项目。研究成果以第一作者含共同身份在Nature Genetics、Nature Plants、Nature Communications和Genome Biology等期刊发表论文10余篇。