异源四倍体棉花基因组组装揭示体细胞胚胎发生机制并实现精准基因编辑

来自中国的研究团队针对棉花体细胞胚胎发生(SE)机制不明的难题，完成了高再生能力异源四倍体棉花品种金668(Jin668)的端粒到端粒(T2T)基因组组装和YZ1的高质量组装。研究通过比较基因组分析揭示了再生相关基因调控网络，鉴定出AGL15等关键调控因子，并证明新基因组可显著降低CRISPR编辑的脱靶风险，为棉花遗传改良提供了精准工具。

　　

科学家们成功破译了两个具有高再生能力的异源四倍体棉花品种——金668(Jin668)和YZ1的基因组密码。其中Jin668实现了端粒到端粒(T2T)级别的完美组装，首次揭示了约30.1兆碱基(Mb)的着丝粒区域被玉米着丝粒反转座子和Tekay反转座子入侵的奇特现象，还鉴定出包含25,190个拷贝的8.1Mb 5S核糖体DNA(rDNA)阵列，以及含有8,131个拷贝的75.1Mb巨型45S rDNA阵列。

通过比较再生型和难再生型基因组的差异，研究团队捕捉到了植物再生初期动态变化的转录组景观和染色质开放状态。研究人员构建了层次分明的基因调控网络，发现AGL15等关键因子如同"再生开关"般调控着整个进程。更令人振奋的是，基于Jin668的精准基因组图谱，科学家们成功规避了CRISPR-Cas9基因编辑中因遗传变异导致的脱靶风险，为棉花精准育种装上了"导航系统"。

这项研究不仅解开了棉花体细胞胚胎发生的神秘面纱，其构建的高质量基因组更如同绘制了棉花基因组的"高清地图"，为后续功能基因挖掘和遗传改良奠定了坚实基础。那些曾经难以解析的复杂基因组区域——包括着丝粒、rDNA阵列等"基因组暗物质"，如今都在金668基因组中露出了真容。