Telomere-to-Telomere (T2T)基因组

T2T基因组（基因组4.0）是指有一条或者多条染色体达到端粒到端粒（Telomere-to-Telomere）的水平的基因组，T2T基因组是基因组组装的终极目标。通过ONT超长序列（N50>100Kb）  结合HiFi和二代数据进行混合组装，能够得到高质量的T2T基因组 ，开启基因组组装的4.0时代——超长序列实现的T2T基因组组装的时代。

T2T基因组测序策略

贝纳基因——基因组组装实例

贝纳基因对多个物种进行T2T基因组组装，实例如下：

T2T基因组——深入探究

项目案例一：Plant Communications 发表辣椒“遵辣1号”T2T基因组（IF=9.4）

本研究利用三代测序数据PacBio HiFi(103.54 Gb)和ONT ultra-long(75.56 Gb)，结合Hi-C数据将序列挂载到12条染色体上，最终组装了无间隙的“遵辣1号”T2T基因组(Zunla-1 v3.0)。该基因组大小为3.08 Gb，N50大小为167.63 Mb，BUSCO评估基因组完整性为98.76%，转座子占比84.58%。通过基因组注释，获得39,068个蛋白编码基因，并且鉴定了1,024个抗病相关的基因。

根据着丝粒的特异性三维互作模式，研究团队鉴定了12个着丝粒，并通过基于着丝粒特异性组蛋白CenH3的ChIP-seq实验进行了验证。此外，研究团队还根据端粒特异性重复序列，鉴定了24个端粒，进一步验证了Zunla-1 v3.0基因组组装的高完整性。

结合基因结构、重复序列密度、表观和三维基因组学等特征，研究团队将染色体划分为染色体臂区和近着丝粒区。在Zunla1 v3.0 基因组中，Gypsy元件在近着丝粒区域富集，Copia元件相对集中在染色体臂区，这种差异可能与两种元件的表观修饰模式相关。研究团队通过CUT&Tag实验描绘了Gypsy和Copia的表观修饰特征，发现H3K27me3可能在Copia元件沉默中发挥了与DNA甲基化互补的作用。

项目案例二：鲁山冬凌草高质量T2T基因组组装揭示两种冬凌草的基因组结构差异(IF=11.8)

研究团队使用PB HiFi测序(30.55 Gb，87.54 X)+ONT 50K超长测序(19.37 Gb，55.5 X)+Hi-C测序(89.15Gb，255.44X)，组装得到了鲁山冬凌草T2T参考基因组(L.rubescens-LS)，基因组大小为349 MB。

研究团队使用Orthofinder 对所选物种的所有氨基酸序列进行聚类，发现冬凌草(Lsodon rubescens(Hemsl.))和鲁山冬凌草(Lsodon rubescensf.lushanensis)基因组之间共享的基因家族占其基因组中总基因家族的75%，并且大部分基因都较为保守，这种关系表明两种冬凌草在亲缘关系上极为近缘。

通过筛选两种冬凌草特有的基因家族，并对其进行功能注释共得到14个基因，其富集功能在二萜合成途径中。为了研究鲁山冬凌草和冬凌草基因组SV对二萜类活性物质合成的影响，研究团队对鲁山冬凌草和冬凌草基因组进行共线性比对，对全基因组范围基因组PAVs和SVs进行分析，发现二萜合成相关基因的变异可能是冬凌草活性物质化学结构变异的驱动力之一。

参考文献：

Zhang K, et al. The gap-free assembly of pepper genome reveals transposable-element-driven expansion and rapidevolution ofpericentromeres.PlantCommun.2025.

Yang H, et al. High-quality assembly of the T2T genome for lsodon rubescens f.lushanensis reveals genomic structurevariations between 2 typical forms oflsodon rubescens.Gigascience.2024.