Telomere-to-telomere carrot (Daucus carota) genome assembly reveals carotenoid characteristics

生物 卡罗塔达乌斯 基因 基因组 遗传学 类胡萝卜素 假基因 基因家族 端粒 基因复制 植物
作者
Ya-Hui Wang,Pei-Zhuo Liu,Hui Liu,Rong-Rong Zhang,Yi Liang,Zhi-Sheng Xu,Xiao-Jie Li,Qing Luo,Guo-Fei Tan,Guang-Long Wang,Ai-Sheng Xiong
出处
期刊:Horticulture research [Nature Portfolio]
卷期号:10 (7)
标识
DOI:10.1093/hr/uhad103
摘要

Abstract Carrot (Daucus carota) is an Apiaceae plant with multi-colored fleshy roots that provides a model system for carotenoid research. In this study, we assembled a 430.40 Mb high-quality gapless genome to the telomere-to-telomere (T2T) level of “Kurodagosun” carrot. In total, 36 268 genes were identified and 34 961 of them were functionally annotated. The proportion of repeat sequences in the genome was 55.3%, mainly long terminal repeats. Depending on the coverage of the repeats, 14 telomeres and 9 centromeric regions on the chromosomes were predicted. A phylogenetic analysis showed that carrots evolved early in the family Apiaceae. Based on the T2T genome, we reconstructed the carotenoid metabolic pathway and identified the structural genes that regulate carotenoid biosynthesis. Among the 65 genes that were screened, 9 were newly identified. Additionally, some gene sequences overlapped with transposons, suggesting replication and functional differentiation of carotenoid-related genes during carrot evolution. Given that some gene copies were barely expressed during development, they might be functionally redundant. Comparison of 24 cytochrome P450 genes associated with carotenoid biosynthesis revealed the tandem or proximal duplication resulting in expansion of CYP gene family. These results provided molecular information for carrot carotenoid accumulation and contributed to a new genetic resource.

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