一、前沿概述
Pan-Genome of Wild and Cultivated Soybeans
DOI:10.1016/j.cell.2020.05.023
2020年田志喜老師和梁承志老師強強聯合發表大豆泛基因組，這篇文章具有里程碑意義，預示着作物泛基因組時代到來。今年水稻泛基因組同樣的策略發在cell。
大豆泛基因組的研究：
- 大豆基因組：2010年，Schmutz等發表了栽培大豆第一個reference genome Williams 82（Wm82）。2018年，田志喜老師等對我國栽培面積最廣的大豆品種“中黃13”（Zhonghuang 13，ZH13）進行從頭組裝測序，並於2019年對ZH13基因組再次優化。2019年，Xie等發表了野生大豆W05基因組。對這三個基因組進行比較分析發現，在不同品種的基因組間存在大量的PAVs和CNVs。
- 2014年，邱麗娟老師等利用二代測序構建了7個野生大豆的泛基因組。
- 2020年，26份大豆泛基因組發表（本研究）。
- 2021年，加拿大拉瓦爾大學在Plant Biotechnology Journal上發表了題為The Pan-genome of the Cultivated Soybean (PanSoy) Reveals an Extraordinarily Conserved Gene Content 的研究成果，描述了一個栽培大豆（Glycine max）的泛基因組—PanSoy；發現了核心基因組中高度保守的基因含量，為大豆基因組學研究和育種奠定了基礎。
本研究示意圖：
本研究主要結果：
- 對來自世界大豆主產國的2898個大豆種質材料進行了深度重測序和群體結構分析，精心挑選出26個最具代表性的大豆種質材料，包括3個野生大豆，9個農家種和14個現代栽培品種。
- 采用最新組裝策略，對26個大豆種質材料進行了高質量的基因組從頭組裝和精確注釋，contig N50平均長度達22.6 Mb, scaffold N50 平均長度達 51.2 Mb。
- 在此基礎上，結合已經發表的中黃13、Williams 82 和 W05 基因組，開展了系統的基因組比較，構建了高質量的基於圖形結構泛基因組，挖掘到大量利用傳統基因組不能鑒定到的大片段結構變異。
- 經深入分析發現，結構變異在重要農藝性狀調控中發揮重要作用：例如，HPS基因的結構變異調控大豆種皮亮度變化；野生與栽培大豆CHS基因簇的結構變異是導致種皮顏色由黑色向黃色馴化的主要原因；SoyZH13_14G179600基因結構變異導致了其在不同種質材料中基因表達的差異，可能與調控大豆缺鐵失綠症有關。
- 此外，研究還鑒定到15個結構變異導致了不同基因間的融合，這為新基因的產生研究提供了重要線索。
此高質量圖形結構泛基因組的構建不僅本身具有重要的理論意義和應用價值，同時為過去已經開展的大量重測序數據提供了一個全新的分析平台，將使得這些數據獲得“第二次生命”。
黃三文老師對此研究的評述文章：
360度群體遺傳變異掃描——大豆泛基因組研究
二、主要結果
重測序、組裝與注釋
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2898份大豆重測序，SNP檢測，群體分析
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26份材料PacBio+光學圖譜+HiC+Illumina從頭組裝。平均Contig N50: 22.6Mb，Genome: 1011.6Mb。
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注釋重復序列占到54.4%，其中LTR比例最大。每個基因組平均鑒定到56,552個蛋白編碼基因，BUSCO：95.6% 。
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29份和2898份材料變異圖譜
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denovo與重測序的相關性
Correlation of SNP density, p, dN, and dS from 29 de novo assembled genomes and 2,898 resequenced accessions
泛基因組
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核心與非核心基因
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注釋與多樣性
SV特征
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具體特征統計
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功能
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PAV的GWAS：種子光澤示例
PAV與古多倍化，WGD事件
WGD與非WGD區域的基因和SV特征比較。
基因SV與基因融合
SV與大豆馴化
大豆中I Locus的演化。
The classically defined I locus is an important domestication locus responsible for the changes in seed coat color from black to colorless
CHS基因：reduced chalcone synthase(CHS) gene
野生大豆和栽培大豆在7號染色體的一個倒位可能與馴化相關。
SV影響基因表達及其與性狀關聯
不同材料中鐵效率QTL候選基因的SV
文章的信息量很大，這里只是囫圇吞棗放了幾張圖。開創性的研究才是佳作，我輩只能模仿。