2025-05-19
Highlights
1.泛基因组育种通过整合多个个体的基因组序列，构建代表物种全部遗传变异的“泛基因组”，突破单一参考基因组的局限，助力精准挖掘优异等位基因，提升育种效率。
2.2025年上半年已发表的泛基因组文章已经超过10篇，这些文章以泛基因组为主体，依托更加全面、完整和准确的基因组序列信息，为育种提供强力支持。
3.作为专业的生物技术服务平台，派森诺提供全面的动植物基因组研究解决方案，涵盖从基础测序到深度分析的完整链条，为育种服务提供全方位支持。
一、泛基因组与育种介绍
泛基因组（Pan-genome）是指一个物种内所有个体基因组的总和，包括核心基因组（core genome，所有个体共有的保守序列）与可变基因组（variable genome，个体或群体特有的非保守序列）。与传统单一参考基因组相比，泛基因组通过整合群体水平的遗传多样性，更全面地表征物种的遗传变异特征，为解析复杂性状的遗传基础提供更精准的框架。
在育种领域，泛基因组通过系统鉴定与农艺性状（如产量、抗逆性、品质等）相关的结构变异（SVs）、等位基因及功能元件，显著提升育种效率与准确性。其应用价值主要体现在两方面：一是突破参考基因组局限性，挖掘传统育种中难以利用的稀有等位基因；二是基于全群体变异图谱设计高效育种策略，例如通过基因组选择（GS）或基因编辑技术定向改良目标性状，加速育种进程。
二、2025泛基因组前沿盘点
前沿文章
截至2025年4月底，目前发表的泛基因组文章已经超过10篇。其中包含3篇Nature，涉及水稻、马铃薯、茄属等主粮作物和经济作物以及4篇Nature Genetics，涉及大豆、苹果、葡萄、苔藓等植物。这些文章以泛基因组为主体，依托更加全面、完整和准确的基因组序列信息（T2T基因组）联合全基因组重测序、转录组、代谢组、GWAS等多维度数据，基于多组学联合分析思路，对重要育种位点进行全方位筛选和鉴定，多组学联合分析育种已经成为目前主流的育种位点筛选工具。
主流技术干货
样本选择思路
1.尽可能覆盖目标物种的广泛地理分布范围和不同生态环境。
2.确保样本能够代表目标物种的所有已知亚种或生态型。
3.选择在进化地位上具有代表性或者具有重大育种意义的样本。
联合分析思路
1.基于三代测序技术PacBio、ONT超长以及Hi-C等技术构建高质量参考基因组(T 2T基因组)，奠定分析基础，构建泛基因组进行SV变异解析和图形泛基因组分析。
2.基于不同的群体样本类型，进行二代全基因组重测序，利于重测序数据进行群体方向的数据分析，包括系统进化分析、群体结构分析、选择性清除分析、基因流变化，QTL定位、GWAS分析等。
3.对于潜在的功能基因，如抗逆性、抗病性或产量相关基因。结合转录组、代谢组、蛋白组等数据分析这些基因的表达模式和产物规律，进一步筛选目标基因。
下游验证思路
1、结合多种组学技术（如基因表达分析、染色质修饰分析、代谢物分析等）进行综合验证。例如，通过 qRT-PCR 检测基因表达水平，结合 ChIP-qPCR 分析染色质修饰状态，以及通过 GC-MS 分析代谢物变化，从而全面评估基因的功能和调控机制。
2、利用转基因技术（如CRISPR-Cas9编辑、过表达、RNA干扰等）构建功能基因的转基因株系，并通过表型分析（如抗寒性测试、抗病性测试、生理指标测定等）验证基因的功能。
育种技术解析
T2T基因组
T2T（端粒到端粒）基因组相比传统基因组最大的优势在于其完整性和高精度——它利用长读长测序技术填补了传统组装中的缺口，特别是端粒、着丝粒和高度重复序列等复杂区域，从而提供无间断的染色体级参考序列，显著提升基因注释、结构变异检测和功能位点挖掘的准确性，为分子育种和基因编辑提供更可靠的遗传信息基础。
泛基因组
泛基因组（Pan-genome）在育种中的核心优势在于整合多个个体的遗传多样性，突破单一参考基因组的局限性。它能够全面捕捉物种内的结构变异（SVs），为精准定位复杂农艺性状（如抗逆性、产量）的关键位点提供更完整的遗传图谱。通过比对不同品种的泛基因组，可高效挖掘优异等位基因，显著加速育种进程并拓宽遗传改良的潜力。
群体进化分析
群体进化分析通过解析物种自然选择和人工驯化过程中的遗传变异规律，揭示关键农艺性状的演化机制与适应性位点。能够帮助挖掘受选择的功能基因和等位变异，指导优良基因聚合；解析群体结构，优化杂种优势利用；追踪驯化相关位点，加速野生资源利用。
GWAS分析
GWAS（全基因组关联分析）通过大规模检测自然群体中基因型与表型的关联，能够高效挖掘控制作物重要农艺性状的关键遗传位点，包括产量、品质和抗逆性等复杂性状。该技术直接利用自然变异资源，结合高密度分子标记实现精准定位，为分子标记辅助选择和基因编辑提供可靠靶点，显著提高育种效率并拓宽遗传改良的遗传基础。
基因编辑技术
基因编辑技术为作物育种带来了革命性突破，能够直接在基因组水平上对目标基因进行精准修饰，实现关键农艺性状的定向改良。与传统育种方法相比，该技术可高效敲除不利基因、优化功能基因表达或引入优异等位变异，大幅缩短育种周期。为培育高产、抗逆、营养强化的新品种提供高效技术支撑，显著提升了育种效率和精准度。
三、派森诺动植物基因组产品体系
作为专业的生物技术服务平台，派森诺提供全面的动植物基因组研究解决方案，涵盖从基础测序到深度分析的完整链条。动植物基因组de novo测序可解析未知物种遗传信息；遗传变异检测精准定位SNP/InDel等变异；群体进化揭示物种演化规律；BSA性状定位、遗传图谱构建、全基因组关联分析（GWAS）则助力关键基因挖掘与育种设计；同时SSR分子标记开发为遗传多样性研究提供高效工具。如需产品服务或定制化解决方案，请与我们联系。
