茭白（Zizania latifolia）染色体水平基因组组装：解锁植物 - 真菌共生奥秘与助力育种新征程

《Scientific Data》：Chromosome-level genome assembly of Jiaobai (Zizania latifolia, Poceace)

为解决茭白（Zizania latifolia）缺乏参考基因组，阻碍其相关研究的问题，研究人员开展了茭白染色体水平基因组组装研究。利用 PacBio、Illumina 和 Hi-C 技术，成功组装出 596.34 Mb 的基因组，锚定到 17 条染色体并预测 36,286 个基因，为茭白研究及育种提供重要资源。

　　茭白，作为东亚特有的水生蔬菜，在人们的餐桌和饮食文化中占据着独特的地位。它口感鲜嫩，营养丰富，深受大众喜爱。然而，长期以来，科研人员对茭白的了解却受到重重限制。在生命科学领域，基因组研究就像是打开生物奥秘之门的钥匙，可茭白偏偏缺少一把高质量的参考基因组 “钥匙”，这使得茭白在植物 - 真菌共生机制的探索上举步维艰，也严重阻碍了基因组辅助育种计划的开展。比如，对于茭白如何在与真菌的共生中逐渐演化，以及怎样才能培育出更优质、高产的茭白品种，科学家们一直缺乏足够的线索和依据。在这样的背景下，为了填补茭白基因组研究的空白，浙江省金华市农业科学研究院（Zhejiang Provincial Key Laboratory of Characteristic Aquatic Vegetable Breeding and Cultivation, Jinhua Academy of Agricultural Sciences (Zhejiang Institute of Agricultural Machinery)）和中国科学院武汉植物园（Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences）等机构的研究人员携手合作，踏上了茭白基因组研究的征程。

研究人员以广泛种植的茭白品种 “浙茭 8 号（ZJ8）” 为研究对象，经过一系列复杂而严谨的实验流程，最终成功组装出染色体水平的茭白基因组。这一成果意义非凡，不仅为深入探究植物与病原真菌相互作用的机制提供了宝贵的基因组资源，还为茭白的基因组辅助育种计划奠定了坚实基础，相关论文发表在《Scientific Data》上。

在研究方法上，研究人员主要运用了以下几种关键技术：一是样本采集与基因组测序，选取浙茭 8 号新鲜幼叶，分别进行 Illumina 短读长测序、PacBio 长读长测序和 Hi-C 测序；二是转录组测序，收集多种组织进行 mRNA 测序（RNA-seq）和全长 cDNA 测序（Iso-Seq）；三是利用多种生物信息学工具对基因组进行组装、重复序列注释、基因预测和功能注释等分析125。

在研究结果部分：

• 基因组组装：通过 K-mer 频率法估算浙茭 8 号基因组大小为 585.88Mb，最终组装出 596.34Mb 的基因组，contig N50 为 32.74Mb，95.87% 的序列锚定到 17 条假染色体上，且确定了 3 个 100-bp 的组装间隙3。
• 重复序列注释：结合同源性和从头预测方法，共鉴定出 524,734 个重复序列，占基因组的 57.08%，其中 LTR 元件最为丰富，占 38.37%46。
• 基因预测与功能注释：综合多种预测方法，在浙茭 8 号基因组中预测出 36,286 个蛋白质编码基因，其中 35,636 个（98.21%）成功进行了功能注释57。
• 基因组质量评估：采用 BUSCO、QV 分数、Illumina 短读长重比对和共线性分析等方法评估，结果表明浙茭 8 号基因组准确性和完整性高，与近缘物种有高度的共线性8。

研究结论和讨论部分，本次研究成功获得了高质量的茭白染色体水平基因组，相比已发表的茭白基因组，在完整性、大小和功能注释比例上都更具优势。这一成果为茭白的分子育种提供了关键的基因组资源，也为揭示植物长期受微生物感染的机制搭建了重要平台。通过对茭白基因组的深入分析，科研人员可以更精准地探究茭白与真菌的共生奥秘，挖掘关键基因，培育出更符合市场需求的茭白品种，助力茭白产业的可持续发展，对推动植物基因组学研究也有着重要的参考价值。