加州罂粟(Eschscholzia californica)近染色体水平基因组组装揭示植物环境适应机制

本研究针对加州罂粟(Eschscholzia californica)环境适应机制不明的问题，通过加州保护基因组计划(CCGP)构建了0.401 Gb的近染色体水平基因组，scaffold N50达66.4 Mb，BUSCO完整性99.2%。该研究为解析干旱适应等性状的遗传基础提供了高质量参考基因组，对生态恢复和气候变化研究具有重要意义。

　　

在北美西部广袤的土地上，加州罂粟(Eschscholzia californica)以其耀眼的橙色花朵装点着春季的"超级绽放"景观。作为加利福尼亚州的州花，这种植物不仅具有重要的生态和文化价值，更因其广泛的生态适应性和显著的表型变异成为研究植物环境适应的理想模型。然而，尽管前人研究已发现其在干旱适应方面存在明显的性状梯度变化，但控制这些性状的遗传机制仍不清楚。同时，气候变化导致的干旱加剧使得理解植物适应机制变得尤为迫切。

为回答这些问题，由Peter Nguyen和Merly Escalona等研究人员组成的团队在《Journal of Heredity》发表了最新研究成果。研究采用加州大学麦克劳克林保护区采集的野生个体为材料，通过整合PacBio HiFi长读长测序(65X覆盖度)和Omni-C染色体构象捕获技术，构建了高质量的基因组参考序列。研究团队开发了优化的CTAB法提取高分子量DNA，利用HiFiasm进行单倍型分型组装，并通过SALSA进行支架构建，最终通过BlobToolKit进行污染筛查。

研究结果显示，最终获得的基因组组装(dmEscCali1)包含两个单倍型，其中主要单倍型(dmEscCali1.0.p)大小为401.68 Mb，包含331个scaffold，scaffold N50达到66.43 Mb，contig N50为11.81 Mb。基因组质量评估显示，BUSCO完整性达99.2%，碱基质量值(QV)为62.33，k-mer完整性74.52%。与之前Hori等人2018年发表的版本相比，新组装的连续性提高了两个数量级。特别值得注意的是，Omni-C接触图清晰地显示出6条主要染色体对应的对角线信号，与该物种已知的染色体数目(2n=12)一致。

在叶绿体基因组组装方面，研究获得了160,737 bp的完整环状序列，GC含量38.7%，包含295个基因。通过GeSeq注释和OGDRAW可视化，确认了典型被子植物叶绿体基因组的大单拷贝区(LSC)、小单拷贝区(SSC)和反向重复区(IR)结构。

讨论部分指出，这一高质量的基因组组装为多方面的研究提供了基础：在基础研究层面，可支持比较基因组学分析，探究罂粟科(Papaveraceae)植物的基因组进化；在应用层面，能够促进全基因组关联分析(GWAS)和基因-环境关联分析(GEA)，鉴定与干旱适应相关的SNP位点。研究特别强调，该基因组将为加州保护基因组计划(CCGP)的后续工作提供重要参考，帮助评估不同种群间的基因流动模式，指导生态恢复中的种子选择策略。

这项研究的创新性在于：首次提供了加州罂粟近染色体水平的基因组参考，解决了先前组装碎片化严重的问题；建立了标准化的分析流程，为其他非模式植物的基因组研究提供了范例；将基因组学与保护生物学相结合，体现了"从实验室到野外"的研究思路。正如作者所言，这一资源将有助于"在气候变化背景下理解适应性机制"，为生物多样性保护提供科学依据。