重大突破！胡卢巴（Trigonella corniculata）染色体级基因组组装为香料作物研究开启新篇章

《Scientific Data》：Chromosome-scale genome assembly of Trigonella corniculata (L.)L. (Nagauri pan /Kasuri methi), an important spice

胡卢巴（Trigonella corniculata）基因组资源匮乏，严重阻碍其作物改良。为解决这一问题，研究人员开展胡卢巴基因组测序与分析研究。他们成功完成其染色体级基因组组装，预测出 64,801 个蛋白质编码基因，这为后续研究奠定了坚实基础。

　　在香料的世界里，胡卢巴（Trigonella corniculata），也就是人们熟知的 Nagauri pan 或 Kasuri methi，凭借其独特风味和高营养保健潜力占据着重要地位。然而，长期以来，它在基因组研究方面却面临诸多困境。尽管胡卢巴属有超 250 种植物，像常见的胡卢巴（T. foenum-graecum ）和本文研究的 T. corniculata 都是古老的商业栽培香料作物，但它们的基因组资源却极为匮乏。已知的 T. corniculata 和 T. foenum-graecum 在基因组大小、形态等方面差异显著，且 T. corniculata 在药用价值上也不容小觑，富含多种有益的植物化学物质 ，可追溯到公元前 1500 年的古埃及医学文献就提及了胡卢巴的药用价值。但由于缺乏基因组序列信息，不仅限制了对其分子机制的深入了解，也使得作物改良举步维艰，可用的分子标记极少，遗传改良进展缓慢。

为打破这一僵局，来自印度农业研究委员会国家植物遗传资源局（ICAR-National Bureau of Plant Genetic Resources）的 Ambika Baldev Gaikwad 等人开展了深入研究。他们成功完成了 T. corniculata 基因型 JKM-5 的高质量全基因组测序（WGS），并将研究成果发表在《Scientific Data》上。这一成果意义非凡，为 T. corniculata 及其他胡卢巴物种的结构和功能基因组学研究搭建了坚实的平台，有望推动胡卢巴在农业、医药等领域的广泛应用。

研究人员采用了多种先进技术。在测序技术上，结合了 Illumina 短读长测序、PacBio 长读长测序和高通量染色体构象捕获（Hi-C）技术。利用这些技术获得的数据，他们进行了基因组大小估计、从头基因组组装、基因组注释等一系列分析工作。通过对 Illumina 双端（PE）测序数据进行 K-mer 分析估计基因组大小；运用 PacBio 测序数据进行初始组装，再结合 Illumina 数据进行优化，最后借助 Hi-C 数据进行染色体挂载和支架构建 ，从而完成染色体级别的基因组组装。

研究结果如下：

• 基因组组装：基因组组装大小为 798 Mb，分布在 282 个支架上，支架 N50 达到 99.6 Mb ，超过 98% 的序列被整合到 8 条假分子中，代表 T. corniculata 的 8 条染色体 ，这意味着成功捕获了超 93% 的基因组。通过 Benchmarking Universal Single-Copy Orthologs（BUSCO）评估，基因组完整性高达 97.1% ，表明组装质量极高。
• 基因组注释：对重复序列注释发现，基因组重复内容占 42.1%，其中长末端重复（LTR）逆转录转座子占比 38% ，Gypsy（17.12%）和 Ty1-Copia（16.26%）元件最为丰富。基因预测方面，共识别出 64,801 个蛋白质编码基因，平均长度 5.6 Kb ，其中 95.8% 的基因在 Nr 数据库中得到注释。基因本体（GO）分析显示，结合（GO:0005488）这一 GO term 最为丰富；京都基因与基因组百科全书（KEGG）分析表明，参与代谢途径（1666 个）和次生代谢产物生物合成（896 个）的基因数量最多，还鉴定出 1,716 个 tRNA 基因。
• 简单序列重复（SSR）分析：全基因组共鉴定出 99,149 个 SSR，其中二核苷酸重复最为丰富（54,330 个），六核苷酸重复最少（242 个） 。对 48 个 SSR 位点进行湿实验验证，大部分引物能产生清晰且可重复的扩增条带，证实了基因组的完整性。

综上所述，该研究成功完成 T. corniculata 染色体级基因组组装，全面解析了其基因组特征，为后续研究其生长发育、代谢调控等生物学过程提供了丰富的数据资源。所鉴定的 SSR 标记可用于遗传图谱构建、分子标记辅助选择等研究，有助于培育更优良的胡卢巴品种，推动胡卢巴产业的发展，在农业和医药领域具有广阔的应用前景。