題目：The genomes of pecan and Chinese hickory provide insights into?Carya?evolution and nut nutrition
作者：肖力宏 黃見欽
單位：浙江農林大學
文章地址：https://academic.oup.com/gigascience/article/8/5/giz036/5484800
主要內容：利用二代和三代測序技術對美國山核桃和中國山核桃的的兩個品種完成基因組組裝，美國山核桃pecan基因組大小為?651.31 Mb、中國山核桃Chinese hickory基因組大小為?706.43 Mb ，并探討了山核桃的進化過程。
背景知識：
胡桃科Juglandaceae有大約60個物種，主要包含波斯核桃Persian walnut、美國山核桃pecan、中國山核桃Chinese hickory、黑核桃black walnut 四大類。其中山核桃Carya在洲際間離散分布大約20個物種，主要分布于美洲東北部ENA和東亞地區(qū)EA。山核桃具有非常的商業(yè)價值和營養(yǎng)價值，目前NCGR-Carya具有超過400份美國山核桃的種質資源，中國山核桃是天目山特有的品種。由于中國山核桃嫩芽缺乏芽鞘的保護不具有耐寒性，果實小、果殼硬、抗逆性差，目前美國山核桃在市場占有絕對的優(yōu)勢。本研究測序的品種為美國山核桃Pawnee和中國山核桃ZAFU-1。
基因組組裝
提取美國山核桃和中國山核桃葉片DNA，利用HiSeq X-Ten和PacBio獲得187 和 178 Gb的數(shù)據(jù)。利用CEGMA和BUSCO V評估基因的覆蓋度。獲得高質量的組裝基因組。
基因組注釋
山核桃的平均轉錄本長度分別為4,223 bp (Pawnee) 和 4,313 bp (ZAFU-1)普遍長于其他參考基因組。山核桃中存在>50%的重復序列，其中約85%都是TE，TE中LTR類型的TE占很大的比例。作者又分析了microRNA、tRNA、rRNA的含量，其中ZAFU-1中含有更多的snRNA，可能與核桃的抗性差異有關。
進化歷史
利用14個物種的蛋白文件過濾篩選最終獲得170個單拷貝蛋白序列，多序列比對使用MUSCLE。RAxML構建系統(tǒng)發(fā)育樹，進而利用PAML的MCMCtree推斷物種分化時間。物種的化石記錄來源于TimeTree 數(shù)據(jù)庫。通過進化分析，估計了核桃的分化時間，結合化石記錄推測山核桃的種群歷史動態(tài)。
4DTv估計物種分化時間和如何進行共線性分析
4DTv是指4倍同義突變位點中的顛換所占的比例，用來描述重要的物種分化事件，利用直系同源基因檢測物種分化時間（高峰）、利用旁系同源基因檢測基因組的復制時間（高峰）。
差異表達基因
分析山核桃胚發(fā)育的三個時期的轉錄組進行差異表達基因分析，進一步對上條和下調基因進行GO富集分析。
油分是核桃重要的表型，與其他物種相比，中國山核桃有更多的油分基因拷貝。1.油分和脂肪酸代謝的基因家族在山核桃中擴張；2.多酚類抗氧化化合物3.CHS 、 LAR、WRKY轉錄因子基因家族在山核桃中擴張4.10種氨基酸合成有關的基因在核桃中具有較高的基因拷貝。5。維生素B1合成有關的基因。
討論
山核桃的種群動態(tài)歷史，從美洲東北部通過北大西洋陸地橋擴散到歐洲，進而擴散到東亞地區(qū)，由于冰期到來歐洲的山核桃滅絕，東亞和美洲東北部的核桃分別獨自進化。
美國山核桃和中國山核桃的適應性進化。美國山核桃基因家族的擴張主要集中在氧脅迫和非生物逆境的基因家族、中國山核桃的基因家族擴張主要集中在病原微生物的互作。
通過分析ABA、LEA 蛋白、抗氧化酶類、R基因家族的變化。R基因和LEA蛋白的擴張可能與木本植物的抗逆性的提高有關。R基因在美國山核桃中具有更高的拷貝，反映了美國山核桃具有更好的抗逆性。
LEA蛋白不但能夠提高核桃的抗逆性，也是核桃的營養(yǎng)價值的重要成分。
