解析紫茎泽兰染色体水平基因组：解锁入侵机制，探寻防控新径

《Scientific Data》：Chromosome-level genome assembly of the crofton weed (Ageratina adenophora)

为解决紫茎泽兰（Ageratina adenophora）入侵机制因缺乏基因组数据受限的问题，研究人员开展其基因组相关研究。通过多种测序技术，成功组装出其染色体水平基因组。该成果为研究其进化动态和入侵适应性提供宝贵资源12。

　　紫茎泽兰，这个来自中美洲的 “不速之客”，如今已成为全球生态系统的一大威胁。它所到之处，生态平衡被打破，经济损失惨重。在我国，它更是跻身十大最具破坏性的入侵物种之列。过往的研究虽对紫茎泽兰的一些生物学特性有所了解，但由于缺乏关键的基因组数据，其入侵机制始终如同迷雾，难以深入探究。为了拨开这层迷雾，西北农林科技大学、中国农业科学院等多家国内研究机构的研究人员携手，开展了一项旨在解析紫茎泽兰基因组的研究，相关成果发表于《Scientific Data》。

研究人员采用了多种先进的技术方法。他们从中国云南腾冲采集紫茎泽兰样本，提取高质量基因组 DNA。利用 Illumina、PacBio、BioNano、Hi-C 等多种测序技术，对基因组进行全面测序。通过一系列复杂的组装策略，成功构建出染色体水平的参考基因组。

研究结果如下：

1. 基因组组装与质量评估：经荧光原位杂交（FISH）确认紫茎泽兰有 51 条染色体，Smudgeplot 分析表明其基因组结构为 “AAB”。利用多种测序技术和组装策略，最终得到大小约 3.82Gb、scaffold N50 为 70.8Mb 的单倍型解析基因组。Benchmarking Universal Single-Copy Orthologs（BUSCO）分析显示，组装的基因组中 97.71% 的 BUSCO 基因完整，LTR Assembly Index（LAI）评分为 18.53，碱基准确率超 99.97%（QV>35.43），k-mer 完整性估计为 97.30%，这些数据充分证明了基因组组装的高质量34。
2. 结构变异分析：运用 MUMMER 和 SyRI 软件对单倍型之间的结构变异进行分析，共检测到 1352 个长度大于 30kb 的结构变异，其中有 46 个大于 1Mb 的超大倒位，最大的倒位位于 14 号染色体，跨度约 40Mb，占其长度的 57.88%，Hi-C 和光学映射方法验证了这些倒位的准确性5。
3. 转座元件注释：构建综合重复序列库，在紫茎泽兰基因组中鉴定出 3.16Gb（76.44%）的重复序列。与其他菊科物种相比，其长末端重复序列（LTR）比例显著升高，且所有单倍型在近期（<0.5 百万年前）都经历了爆发式扩张67。
4. 基因注释：整合同源性、从头预测和转录组预测等多种方法进行基因注释，共鉴定出 123134 个蛋白质编码基因，约 99.03% 的基因在多个数据库中得到功能注释89。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功构建的紫茎泽兰染色体水平基因组，为深入研究其入侵机制提供了关键的基因组资源。这些数据有助于揭示紫茎泽兰在进化过程中的适应性变化，为开发更有效的防控策略奠定了基础。通过对其基因组的解析，有望找到关键基因，用于作物改良，同时也为其他入侵物种的研究提供了参考范例，在生物入侵研究领域具有重要意义。