紫荆属植物基因组破译：首张染色体级紫荆（Cercis chuniana）基因组图谱揭示豆科植物进化新视角

本研究针对豆科植物紫荆属（Cercis）基因组数据匮乏的现状，通过整合Illumina短读长、PacBio HiFi长读长和Hi-C技术，首次构建了紫荆（Cercis chuniana）染色体级别基因组（355.53 Mb，N50=42.34 Mb），锚定96.82%序列至7条染色体，注释33,837个蛋白编码基因。该成果为豆科植物比较基因组学、紫荆属物种形成及功能基因研究提供了关键资源，发表于《Scientific Data》。

　　

豆科植物作为被子植物第三大科，包含超过19,500种具有重要经济价值的物种，但其基因组进化机制仍存在诸多未解之谜。紫荆属（Cercis）作为豆科基部类群，虽以观赏和药用价值闻名，却长期缺乏高质量基因组资源，阻碍了对其独特形态和生态适应性的分子机制研究。尤其值得注意的是，早分枝物种紫荆（Cercis chuniana）因其不对称叶片形态和明确的系统发育地位，成为解析紫荆属起源与分化的理想研究对象。

针对这一科学瓶颈，华南农业大学生命科学学院与中国科学院华南植物园的研究团队联合攻关，在《Scientific Data》发表了首张染色体级别的紫荆基因组图谱。研究通过多组学技术整合，成功构建了包含7条伪染色体的高质量基因组框架，其Scaffold N50达49.72 Mb，显著优于既往报道的紫荆属基因组（N50=47.43 Mb）。尤为关键的是，该研究揭示紫荆基因组中24.83%为重复序列，其中长末端重复序列（LTR）占比高达19.32%，并鉴定出33,837个蛋白编码基因，96.67%获得功能注释。

关键技术方法包括：从广东大东山自然保护区采集样本进行Illumina（58.84×）、PacBio HiFi（41.57×）和Hi-C（137.79×）测序；采用Hifiasm v0.19.8进行基因组初步组装，通过Hi-C数据将96.82%序列锚定至染色体；运用Maker v2.31.8整合转录组、同源蛋白和从头预测结果进行基因注释。

【Genome assembly】
基于K-mer分析（k=19）估算基因组大小为357 Mb（图1），最终获得355.53 Mb的染色体级别组装，12个contig的N50达42.34 Mb。Hi-C热图（图4）显示清晰的染色体互作模式，支持组装准确性。

【Genome annotation】
重复序列分析发现LTR逆转录转座子占基因组19.32%（表2）。BUSCO评估显示，在核心真双子叶植物基因集中完整度达98.70%（图3a），显著优于近缘物种。

【Data Records】
所有数据已存入国家基因组科学数据中心（NGDC PRJCA029422）和NCBI（JBPDIX000000000），包含HiFi（CRA018567）、HiC（CRA018586）和RNA-seq（CRA018585）数据集。

该研究首次为紫荆属提供了参考级基因组资源，其LAI指数（18.57）和染色体锚定率（96.82%）均达到国际标准。不仅解决了紫荆属基因组数据缺失的难题，更通过揭示LTR转座子的扩张模式，为理解豆科植物基因组演化提供了新证据。研究成果将推动豆科植物比较基因组学、物种形成机制和功能基因挖掘等领域的突破性进展，对药用植物资源开发和观赏植物育种具有重要应用价值。