项目文章 | 首个水柏枝属染色体水平基因组在中科院一区TOP期刊发布

近日，由西南大学、重庆市林业科学研究院、重庆城市管理职业学院团队合作完成的项目成果《 Chromosome-scale genome assembly clarifies the mechanism of flooding tolerance and evolutionary history of Myricaria laxiflora》在《科学引文索引》（SCI）一区TOP期刊上“Industrial Crops & Products”发表。该研究报道了首个水柏枝属染色体水平基因组，并从形态学、生理学、比较基因组等多个角度揭示了疏花水柏枝在淹没的环境适应性和遗传机制，为柽柳科物种种质资源的保护和资源的开发利用提供了指导。

文章标题：Chromosome-scale genome assembly clarifies the mechanism of flooding tolerance and evolutionary history of Myricaria laxiflora

期刊名称：Industrial Crops & Products

合作单位：西南大学、重庆市林业科学研究院、重庆城市管理职业学院

研究物种：疏花水柏枝

研究方法：基因组学

太阳集团电子游戏为该研究提供了基因组测序和部分分析工作。

疏花水柏枝（Myricaria laxiflora），柽柳科，是长江流域天然存在的宝贵植物资源，对淹没的栖息地具有较好的适应性，每年可以忍受大约五个月的淹没。洪水对植物的生长、发育和产量产生负面影响，严重时可能导致死亡。全球气候变化使洪水更加常见和严重。研究疏花水柏枝对极端洪涝环境的适应机制，寻找关键功能基因，为种质改良提供理论和遗传依据。

本研究借助三代PacBio HiFi和Hi-C等技术，构建了高质量染色体水平的疏花水柏枝基因组，最终组装大小为1.34Gb，contig N50=11.69Mb。二代、三代回比比对率分别为94.14%和99.75%，CEGMA和BUSCO评估分别为93.67%和96.47%，表明组装的基因组完整性比较高。结合转录组预测、同源预测和从头预测的方式共得到23,719个蛋白质编码基因。

比较基因组研究发现疏花水柏枝与苦荞（F. tataricum）的亲缘关系最为密切，大约在65-81百万年前（Mya）发生分化；在19.74 ~ 24.60 Mya之间发生了一次全基因组复制（WGD）， 4dTV分析证实了这一点。在0.15 Mya左右存在一个长末端重复（LTR）插入。这些基因组变化可能与疏花水柏枝在进化过程中所经历的环境剧变（如青藏高原隆升）有关。基因家族分析显示疏花水柏枝的特有基因家族与能量代谢和信号转导密切相关；85个基因在疏花水柏枝基因组中经历了正选择，这些基因在与氨基酸合成和代谢相关的KEGG通路中显著富集。

作者通过比较水淹和对照条件下疏花水柏枝形态、生理和转录组学的变化，分析了植物对水淹的适应机制。总体而言，在完全淹没的状态下，疏花水柏枝采用“静止”的策略。具体来说，在淹水条件下，光合作用减弱，生长停滞，糖酵解被激活，抗氧化酶系统增强。乙烯反应途径可能是这一过程的调控因子，MlERF-VII基因(Mla11G026380)可能是调控这一过程的关键基因。

小 结

本研究成功构建了一个染色体水平的疏花水柏枝基因组，并对其特征进行了分析。进一步结合形态学、生理学和比较转录组学分析评估了该物种适应极端洪水环境(完全淹没)的遗传机制。本研究对疏花水柏枝种质资源的保护和资源的开发利用具有重要意义。