"近完整参考基因组揭示球兰属模式植物Hoya carnosa的进化与育种潜力"

本研究针对球兰属(Hoya)植物分子育种缺乏高质量基因组参考的瓶颈问题，华南植物园团队通过PacBio HiFi和Hi-C技术组装获得H. carnosa近完整基因组（465.7Mb，N50=39.3Mb），锚定11条假染色体并注释24,309个基因。该研究为解析其特殊花器官发育机制和分子育种提供了关键资源，成果发表于《Scientific Data》。

　　

在热带园艺植物中，球兰属(Hoya)以其星状花冠和独特芳香备受青睐，全球350-450个物种的观赏价值主要依赖野生资源与突变育种。然而，该属植物特殊的花器官结构（如合蕊柱gynostegium和副花冠corona）形成机制长期缺乏分子解析，制约着定向育种进程。作为模式物种的H. carnosa虽在园艺市场占据重要地位，其基因组信息的空白使得关键性状的遗传调控研究举步维艰。

针对这一瓶颈问题，中国科学院华南植物园的研究人员采用多组学技术，首次构建了H. carnosa的高质量参考基因组。通过整合PacBio HiFi长读长测序（100×覆盖度）和Hi-C染色体构象捕获技术（152×覆盖度），成功将99.7%的序列锚定至11条假染色体，仅留5个缺口，并检测到10个端粒区域。该基因组被《Scientific Data》收录，为球兰属植物的进化研究和分子设计育种奠定了基石。

关键技术包括：（1）采用hifiasm v0.16.1-r375进行初始组装，结合Purge Haplotigs去冗余；（2）利用3D-DNA和Juicebox v1.11.08进行染色体挂载；（3）通过EDTA v2.0.0注释55.5%的重复序列；（4）整合RNA-seq五组织数据（根、茎、叶、花蕾和成熟花）预测24,309个蛋白编码基因；（5）采用BUSCO（98.5%）、LAI（27.0）和QV（74.1）多维度评估质量。

背景与摘要

研究证实H. carnosa二倍体核型（2n=22）在广泛地理分布中保持稳定，其465.7Mb基因组中LTR反转录转座子占比显著（Copia 20.3%，Gypsy 12.6%），与花卉发育相关的21,927个基因获得功能注释。

方法

样本采自广东阳山自然种群（编号20170662），CTAB法提取DNA。Illumina短读长（147×）、PacBio HiFi（100×）和Hi-C（152×）数据经GCE分析显示基因组大小454.3Mb，杂合率0.90%。

数据记录

原始数据存放于国家基因组科学中心GSA（CRA020558），组装序列提交至ENA（GCA_965601415）。

技术验证

LAI值（27.0）超越黄金标准阈值，短读长比对率97.9%，Merqury评估QV达74.1，证实组装高度完整。

该研究首次突破球兰属基因组空白，不仅为花卉形态建成的分子机制研究提供框架，更通过鉴定花发育相关基因家族（如MADS-box）为园艺性状改良开辟新途径。团队发现的转座元件爆发事件（占基因组55.5%）为解释该属物种快速分化提供线索，而精准注释的24,309个基因为后续功能基因组学研究奠定基础。这项成果将显著提升我国在观赏植物分子育种领域的国际竞争力。