月季是世界上重要的觀賞植物，具有經(jīng)濟(jì)，文化和象征意義。月季在全世界種植，并以花園月季，切花和盆栽植物的形式出售。月季是遠(yuǎn)親種，可以有各種倍性。我們的目標(biāo)是通過對(duì)雙單倍體進(jìn)行測(cè)序，為月季開發(fā)高質(zhì)量的參考基因組，結(jié)合長(zhǎng)短reads，并錨定到高密度遺傳圖上，并研究其主要觀賞性狀的基因組結(jié)構(gòu)和遺傳基礎(chǔ).。我們從Rosa chinensis 'Old Blush'產(chǎn)生了一個(gè)雙單倍體月季（'HapOB'）并產(chǎn)生一個(gè)月季基因錨定到7個(gè)偽染色體（512 Mb，N50為3.4 Mb和564個(gè)contig）。512Mb代表估計(jì)的月季單倍體基因組大小的90.1-96.1％。在組裝中，95％僅包含在196個(gè)contigs中。使用高密度二倍體和四倍體遺傳圖驗(yàn)證掛載率。我們描述了染色體特征，包括周圍區(qū)域，通過注釋轉(zhuǎn)座元件家族和使用熒光原位雜交定位著絲粒重復(fù)序列。月季基因組與草莓屬基因組顯示出廣泛的同線性，我們只劃定了兩個(gè)重要的重組。從不同的屬種選擇七種二倍體和一種四倍體重測(cè)序數(shù)據(jù)分析遺傳多樣性。結(jié)合遺傳和基因組的方法，確定了關(guān)鍵裝飾性狀的潛在遺傳調(diào)控因子，包括刺的密度和花瓣數(shù)量。認(rèn)為月季APETALA2 / TOE同系物是月季花瓣數(shù)量的主要調(diào)節(jié)者。這個(gè)參考序列是研究多倍體化，減數(shù)分裂和發(fā)育過程的重要資源，正如針對(duì)花和刺的發(fā)展所展示的。它還將通過開發(fā)與性狀相關(guān)聯(lián)分子標(biāo)記以加速育種，識(shí)別基因，探索薔薇科的共線性關(guān)系。
結(jié)果：
1.高質(zhì)量的參考基因組
從二倍體雜合品種'Old Blush'中到晚期的單核小孢子發(fā)育階段使用花藥培養(yǎng)物開發(fā)了單倍體愈傷組織細(xì)胞系（HapOB）。該用分布在七個(gè)連鎖群的10個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記驗(yàn)證HapOB系的純合性。 Illumina和PacBio測(cè)序技術(shù)用來組裝雙單倍體HapOB基因組序列。 PacBio測(cè)序數(shù)據(jù)用CANU組裝，產(chǎn)生551contig（N50為3.4 Mb），總長(zhǎng)度為512 Mb。所獲得的序列，95％僅包含在196個(gè)contig中。K-mer譜分析（K = 25）表明532.7 Mb的基因組大小. 而流式細(xì)胞儀分析估計(jì)的基因組大小1C = 568±9 Mb。 因此，組裝的序列代表96.1％或90.1％。
開發(fā)了高密度的雌性和雄性遺傳圖譜從R. chinensis ‘Old Blush’和Rosa wichurana (OW)雜交中。其中196個(gè)contig手動(dòng)錨定到七個(gè)連鎖群上，大部分在雌性和雄性遺傳圖譜上（分別為174和143 contig）。總之，466 Mb因此錨定在遺傳圖譜上并組裝成7條偽染色體，代表90％的組裝contig長(zhǎng)度（表1）。
在基因組組裝中定位著絲粒
使用生物信息學(xué)和細(xì)胞遺傳學(xué)方法鑒定著絲粒區(qū)域。 發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常豐富的串聯(lián)重復(fù)的單體（159 bp長(zhǎng)），我們稱之為OBC226（圖2a）。PCR證實(shí)了這種重復(fù)的串聯(lián)組織（圖2b）。FISH分析明確確認(rèn)了重復(fù)的位置在七條染色體中的四條中（Chr2，Chr5，Chr6和Chr7（圖2c）。比對(duì) OBC226的重復(fù)序列揭示了所有HapOB偽染色體覆蓋率很高除Chr1外，這就解釋了為什么沒有明顯的著絲粒區(qū)域檢測(cè)到（圖2d）。在Chr3和Chr4上，OBC226的拷貝數(shù)可能也是很低以至于沒有被FISH檢測(cè)到。 此外，核心OBC226著絲粒重復(fù)側(cè)翼有其他重復(fù)序列，而這些在染色體上分布不均勻，核心著絲粒區(qū)域密度較高（圖2d）。 這些著絲粒區(qū)域也富集Ty3 /Gypsy轉(zhuǎn)座元素。 總之，這些結(jié)果證實(shí)了這七個(gè)偽染色體上的著絲粒區(qū)域并揭示當(dāng)前分配給Chr0的高重復(fù)序列含量和低基因含量。
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