T2T基因组_基因组测序_科技服务_武汉贝纳科技有限公司

科技服务 TECHNOLOGY SERVICES

产品简介
常见问题
经典案例
结果展示

Telomere-to-Telomere (T2T)基因组

端粒到端粒(Telomere-to-Telomere，T2T)基因组指的是基因组序列连续且完整地覆盖整条染色体，从一个端粒到另一个端粒，实现了无缺口的组装。T2T基因组是基因组组装的终极目标，代表了最高质量的参考基因组。通过结合Oxford Nanopore Technologies(ONT)超长读长数据与PacBio HiFi高准确率数据，能够构建出高质量、高连续性的T2T基因组，为后续的功能基因组学研究和精准遗传分析提供坚实基础。

传统T2T组合策略(PacBio HiFi+ONT超长)

过去，高质量T2T基因组组装多依赖于PacBio HiFi与ONT超长数据的结合。两者优势互补，既保证了组装准确性又跨越了复杂重复区域。然而，该方案需要多平台测序，流程较复杂目所需样本量较高，已逐渐被更高效的策略取代。

ONT Only-T2T最新策略

得益于ONT测序技术的持续进步，ONT测序数据在准确率方面实现了显著提升，现已能够单独完成端粒到端粒的完整基因组组装。这一方案简化了实验流程、降低了测序成本，并在解析高复杂度基因组时表现出卓越的连续性和完整性，正成为T2T基因组组装的主流趋势。

一、T2T基因组测序策略

传统方案：PacBio+ONT组合

基因组大小	测序策略
<1G	HiFi(≥50x)+ONT SUP N50>100Kb(≥50x)+Pore-C(≥20x)+ 二代(≥50x)
1-2G	HiFi(≥60x)+ONT SUP N50>100Kb(≥60x)+Pore-C(≥20x)+二代(≥50x)
2.1-6G	HiFi(≥60x)+ONT SUP N50>100Kb(≥80x)+Pore-C(≥20x)+二代(≥50x)

最新推荐方案：ONT only T2T

基因组大小	测序策略
< 0.5G	ONT SUP N50>20-30Kb (≥60x)+ ONT SUP N50>100Kb(≥20x)+ Pore-C(≥20x)+ 二代(≥50x)
0.5 - 1G	ONT SUP N50>50Kb (≥60x)+ ONT SUP N50>100Kb(≥20x)+ Pore-C(≥20x)+ 二代(≥50x)
< 3G	ONT SUP N50>50Kb(≥60-120x)+ ONT SUP N50>100Kb(≥20x)+ Pore-C(≥20x)+ 二代(≥50x)

二、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.

项目案例一

Horticulture Research发表首个桑树T2T基因组（IF=8.7）

该研究对川桑Morus notabilis进行T2T基因组组装，利用PacBio HiFi、ONT ultra-long以及Hi-C技术组装得到首个0 gap的桑树完整基因组Mnot-SWU。该基因组大小为410.45 Mb，contig N50达到75.38 Mb，BUSCO为 98.51%。注释共获得27413个基因，重复序列占比为59.20%。

该研究进行比较基因组分析，发现与已发表的桑树基因组相比， Mnot-SWU新组装出83.81 Mb，且每条染色体上均存在数个新组装的片段，且这些新组装区间与基因组中串联重复序列分布模式一致，与基因分布模式相反。作者进一步通过对串联重复序列聚类鉴定出桑树的着丝粒序列，并进一步结合Chip-seq以及FISH验证，最终证实桑树是一个多着丝粒染色体的物种。通过对chr5染色体结构特征的分析，提出了桑树染色体断裂融合循环的模型。

项目案例二

Molecular Plant 在线发表首个西瓜T2T基因组（IF=27.5）

研究团队首先利用Pac Bio Hi Fi和ONT数据，结合多种组装策略，完成了T2T -G42基因组图谱，并通过 BioNano和PCR-Free等数据对组装结果进行校正验证。该研究组装的G42参考基因组总长度为369,321,829 bp ， 11条染色体的长度为 27,658,079-38,239,948 bp。预测蛋白编码基因24,205个，解析了全部端粒和着丝粒序列信息，填补了97103v2参考基因组的220个缺口。这是葫芦科作物上首次报道端粒到端粒（T2T）无gap参考基因组。

作者利用花粉EMS诱变技术构建了G42遗传背景的西瓜EMS突变体库，获得了20多万粒M1种子。为鉴定突变体库的表型变异情况，对6126个M1单株和507个M2家系进行了系统的表型评价，分别鉴定到223个M1和78个M2表型变异突变体，并通过遗传分析确认了48个单基因表型突变，包括株型、叶形、雄性不育、瓜瓤颜色等突变体。

为促进西瓜功能基因组研究以及突变体库的广泛应用，研究团队建立了西瓜基因组和突变体库数据库 WaGMDB（http://www.watermelondb.cn）。该数据库提供了T2T- G42基因组信息及部分生物信息分析工具、突变体库部分表型变异和基因变异信息等。该数据库将面向国内外从事西瓜研究的科研人员提供突变体信息。

参考文献：

Bi M, et al. The gap-free genome of mulberry elucidates the architecture and evolution of polycentric chromosomes, Horticulture Research, 2023.

DengY, et al. A telomere-to-telomere gap-free reference genome of watermelon and its mutation library provide important resources for gene discovery and breeding. Molecular Plant. 2022.