山东农科院、北林等开发异源多倍体亚基因拆分新算法

多倍化是基本的生物演化方式，也是重要的植物技术。在植物和其他真核生物中，多倍化对形态、生理和适应性变异的形成有重大贡献。多倍化包含两个或更多的基因组，形成了大量的重复基因，从而为丰富的变异提供更广泛的缓冲作用，多倍体个体往往有突出的产量和抗逆性优势。多倍体在作物和林木育种中都有突出价值，显著促进了重要性状改良，如小麦的高品质、芸苔属的多样化形态、草莓的不同香气和风味特征、杨树多倍体的巨大体型和速生特性等。了解多倍体独特性的起源、进化、遗传机制需要每个亚基因组的精确组装。

近日，山东省农科院联合北京林业大学等多家单位在 New Phytologist杂志发表了题为 SubPhaser: A robust allopolyploid subgenome phasing method based on subgenome-specific k-mers的研究论文， 报道了异源多倍体亚基因拆分新算法和分析软件 — SubPhaser。这个新算法基于全基因组DNA序列 k-mer 分布特征，推断代表各亚基因组的特异性 k-mer，从而鉴定属于同一套亚基因组的染色体，并将同源染色体分配到其所属的亚基因组。该工具可鉴定拆分系统发育密切的亚基因组。通过使用包含六倍体小麦，四倍体二粒小麦、花生、欧洲油菜、芥菜、棉花、水稻、藜麦、咖啡、烟草、樱桃，杂交二倍体毛白杨、84k杨等已知亲本的25个异源多倍体基因组作为基准数据，发现该工具能够全部成功拆分亚基因组，说明该工具具有高度的准确性、灵敏度和性能。对部分亲本已知的八倍体草莓、四倍体柳枝稷和鱼等也能成功拆分亚基因组。而对于已知的同源多倍体，如甘蔗和苜蓿等则不能有效拆分亚基因组，这符合预期。对于祖先未知的多倍体物种，如四倍体埃塞俄比亚画眉草、芒、糜子、一串红、罂粟、青蛙，二倍体生姜等均可清晰拆分亚基因组，这表明这些物种均为异源多倍体。而对于四倍体结缕草、蓝莓、香椿等则无法有效拆分亚基因组，表明它们可能是同源多倍体。

异源多倍体形成的过程和SubPhaser的流程和功能

异源六倍体小麦基因组亚基因组的拆分和基因组特征

山东省农科院助理研究员、北京林业大学博士毕业研究生贾凯华，石家庄人民医学院王朝绚，济南大学王龙欣为该论文的共同第一作者。北京林业大学毛建丰副教授，源宜（山东）基因科技股份有限公司张仁纲生信总监，山东省农科院李国卫研究员为该论文的共同通讯作者。该工作还包含来自北京林业大学、山东省农科院、源宜（山东）基因科技股份有限公司、深圳华大基因、中国科学院大学华大基因教育中心、中国科学院昆明植物研究所、中国农业科学院深圳农业基因组研究所、加拿大不列颠哥伦比亚大学、加拿大拉瓦尔大学等合作者的贡献。该研究得到“泰山学者计划”、中央引导地方、院创新工程等项目的资助。