全球首个 · 多倍体桑单倍型解析基因组

长果桑基因组Morus × TWCG

来自台湾长果桑(Taiwan Changguosang, TWCG)AAB 异源三倍体栽培桑,
一份 无缺口(gap-free)、单倍型解析的 1.05 Gb 基因组,
揭示了它对坏死营养型真菌 Ciboria shiraiana完全免疫之谜。

🧬 1.05 Gb 🧩 42 条染色体 ✨ Gap-free 🛡️ 完全抗病 🤝 AlphaFold3 互作
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01 / About

关于长果桑 TWCG

一种无籽三倍体果桑,也是抗病育种的明星材料。

🌿

身世:AAB 三倍体

TWCG 由长果桑(Morus laevigata白桑(M. alba种间杂交而来的无籽三倍体。其三个单倍型中,HapA1、HapA2 来自长果桑HapB 来自白桑

🛡️

超能力:完全免疫

对坏死营养型真菌 Ciboria shiraiana(引起肥大性桑椹菌核病 HSS)表现完全免疫。阐明其免疫机制,可为抗坏死营养型真菌的作物分子育种提供新策略。

🍇

价值:药食同源

桑果富含花青素、芦丁、白藜芦醇与多糖,被誉为"21 世纪最佳保健水果"。目前我国果用桑仅占桑园 5%–9%,病害是扩张的主要障碍。

Morus laevigata长果桑 × Morus alba白桑 TWCGAAB 三倍体
02 / Genome at a Glance

基因组概览

一份高连续、高完整、无缺口的单倍型解析基因组。

0
基因组总大小
1,048,561,684 bp
0
伪染色体数
每单倍型 14 条
0
预测蛋白编码基因
平均 CDS ≈ 1.2 kb
0
组装缺口 (Gap-free)
T2T 水平染色体 16 条
0
BUSCO 组装完整度
95.3% 为重复拷贝
0
Merqury 质量值 QV
完整度 99.61%
0
Contig N50
Scaffold N50 22.60 Mb
0
注释非编码 RNA
ncRNA 总数
03 / Assembly & Annotation

三联单倍型组装与注释

三个单倍型 A1、A2、B 的起源、大小与注释统计一览。

HapA1来自 长果桑
  • 359.6 Mb单倍型大小
  • 25,571预测基因
  • 65.95%转座元件 (TE)
  • 16.48LAI 指数
  • 14端粒数
  • 92.4%BUSCO 完整度
HapA2来自 长果桑
  • 343.4 Mb单倍型大小
  • 26,164预测基因
  • 63.73%转座元件 (TE)
  • 11.40LAI 指数
  • 18端粒数
  • 94.8%BUSCO 完整度
HapB来自 白桑
  • 312.5 Mb单倍型大小
  • 27,269预测基因
  • 59.85%转座元件 (TE)
  • 22.55LAI 指数
  • 22端粒数
  • 97.4%BUSCO 完整度

📊 三个单倍型关键指标对比

359.6
HapA1 · Mb
343.4
HapA2 · Mb
312.5
HapB · Mb
25,571
A1 · 基因
26,164
A2 · 基因
27,269
B · 基因

注:数值依据论文 Table 1。TE 含量 A1 65.95% > A2 63.73% > B 59.85%;LTR 转座子在多倍体亚基因组中更活跃。

04 / Origin & Evolution

起源与进化

基于 4,895 个单拷贝同源基因构建系统树,追溯 AAB 三倍体的身世。

Ficus M. laevigata HapA1 / A2 HapB (M. alba) ~58.8 Mya

HapA1、HapA2 与长果桑同支;HapB 与白桑 DGS 同支 → TWCG 起源于长果桑 × 白桑。

26,299

蛋白编码基因聚为 26,299 个基因家族,覆盖 96.03%(304,936)个基因。

12,241

10 个基因组/单倍型共享的基因家族数;TWCG 特有家族 A1=28、A2=39、B=48。

🌿🍃

长果桑支扩张基因家族富集于:木葡聚糖代谢、单萜与褪黑素生物合成。

🦠

HapA1 特异家族 KEGG 富集到 "Plant–pathogen interaction",或与抗病相关。

05 / Allelic Expression Bias

等位基因表达偏倚

基于定相单倍型,看三个同源基因(triad)如何分工表达。

72.21% 三等位 1:1:1
三等位 72.21% 单等位 19.01% 双等位 8.78%

🧬 三元组表达

19,015 个三等位三元组中,17,563 个(92.36%)在至少一种组织中表达,覆盖 52,689 个基因(TPM ≥ 0.5)。

⚖️ 多数平衡

合并分析中平衡三元组占 91.15%(各组织 89.30%–90.71%)。亚基因组优势排序:A1 > B > A2。

💥 果实 S5 期剧变

唯独在果实 S5 期,平衡三元组骤降至 55.34%A2 主导三元组飙升至 27.72%;亚基因组 A 在该期 ≥2 倍主导达 5,210 个三元组。

06 / Disease Resistance

抗病机制:哨兵与效应子

植物细胞表面的 PRR 受体作为"哨兵",识别真菌效应子,启动免疫。

Ciboria shiraiana 基因组 v2.0

  • 16 条核 scaffold + 1 条线粒体
  • 11,443 个核基因 + 33 线粒体基因
  • BUSCO 完整度 99.20%
  • 143 个候选效应蛋白(感染转录组 + AlphaFold3)

🛡️ 植物免疫受体 (RGAs):2,698 个

243 LRR-RLP
1,628 LRR-RLK
827 NLR

接种后 293 个 RGA 上调,在接种后 4 小时达到峰值;PRR 基因(尤其 LRR-RLK)比 NLR 更早在侵染中被激活。

🤝 AlphaFold3 预测的效应子–受体互作对

40RLP–效应子 对
+
351RLK–效应子 对
=
391可靠互作组合

筛选标准:pTM > 0.5 且 ipTM > 0.6。一个 LRR-RLP 可识别多个效应子,一个效应子也可被多个 LRR-RLP 识别。

08 / Data Tools

基因组数据工具平台

参照 SoyBase,提供浏览器、序列比对、基因检索、表达图谱与数据下载,让基因组"用起来"。

提示:本机为预览版,工具链接将在腾讯云部署后生效。

07 / Team & Data

研究团队与数据可用性

本基因组由西南大学资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室等团队完成。

👥 作者(共同第一 #)

Wei Fan#, Yuane Chen#, Mengxia Xu#, Zhongqiang Xia, Chengli Zhou, Caiquan Tao, Zhennan Li, Duanyang Liu, Xiaohui Gu, Xiling Wang, Zhiguang Song, Zhengang Li, Aichun Zhao*

* 通讯作者:zhaoaichun@hotmail.com · zhaoaichun@swu.edu.cn

🏛️ 完成单位

  • 西南大学 资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室(重庆)
  • 中国农业科学院 深圳农业基因组研究所
  • 云南省农业科学院 蚕桑蜜蜂研究所(蒙自)
  • 重庆市蚕业科学技术研究院

💾 数据可用性

高质量 gap-free 单倍型基因组、转录组与注释数据已按论文 Data Availability Statement 存储于公共数据库,详见正式发表版本。本页面数据均提取自稿件 manuscrip_V3.docx

Fan W, Chen Y, Xu M, et al. AAB allotriploid cultivated mulberry genome, Disease resistance. (manuscript V3)