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为解决缺乏芋兰（Anthurium amnicola）参考基因组限制研究和育种的问题，研究人员开展其染色体水平基因组测序与分析研究。成功组装基因组，明确基因数量、重复序列等，构建进化树。为花卉育种和进化研究提供重要基础。
在繁花似锦的植物世界里，芋兰（Anthurium amnicola）作为天南星科（Araceae）家族的一员，绽放着独特的魅力。它不仅是夏威夷花卉产业杂交品种的重要贡献者，其美丽的佛焰苞和肉穗花序更是吸引着无数人的目光，在花卉市场中占据着一席之地。然而，长期以来，芋兰的基因组信息一直处于未知状态，这就像一座横亘在科研人员面前的大山，严重阻碍了对其深入研究以及遗传改良工作的开展。
此前，虽然针对芋兰已经开展了诸多方面的研究，从遗传学到生理学，从花色到抗病性等，但由于缺乏参考基因组，这些研究大多浮于表面，无法深入到基因组层面去挖掘其奥秘。就好比在黑暗中摸索，没有一盏明灯指引方向，研究进展十分缓慢。例如，在研究芋兰与其他物种的进化关系时，由于基因组信息的缺失，难以准确判断其在进化长河中的位置；在花卉育种工作中，也无法精准地利用基因信息来培育更具商业价值的品种。
为了打破这一困境，来自美国农业部农业研究服务局丹尼尔?K?井上（USDA ARS Daniel K. Inouye）美国太平洋盆地农业研究中心、夏威夷农业研究中心、夏威夷大学马诺阿分校热带植物与土壤科学系等机构的研究人员，踏上了探索芋兰基因组奥秘的征程。他们深知，解析芋兰的基因组，就如同打开了一扇通往其遗传信息宝库的大门，对于花卉产业的发展和植物进化研究都具有至关重要的意义。
研究人员通过 PacBio HiFi 测序和 Hi-C 测序技术，成功构建了芋兰染色体水平的基因组。这一成果意义非凡，相关论文发表在《Scientific Data》上。
在研究过程中，研究人员采用了多种关键技术方法。首先，采集芋兰佛焰苞样本提取 DNA，构建 PacBio HiFi 文库和 Hi-C 文库进行测序。然后，利用 Hifiasm 软件对 PacBio HiFi reads 进行组装，通过 Purge_Dup 去除重复序列，使用 BWA - mem 将 Hi-C reads 比对到组装基因组，YAHS 进行脚手架搭建，Juicebox 手动调整错误。此外，运用多种方法预测基因结构和功能，通过收集多个物种基因组构建系统发育树。
研究结果如下：
- 基因组组装与质量评估：芋兰基因组大小约为 4.79 Gb，98.51% 的基因组被锚定到 15 条染色体上，contig N50 达到 26.98 Mb 。通过 BUSCO 评估，基因组完整性高达 99.2%，LAI 评分为 21.73，表明该基因组组装质量高。这意味着研究人员成功绘制出了一幅高精度的芋兰基因组地图，为后续研究奠定了坚实基础。
- 重复序列与基因注释：研究发现芋兰基因组中 78.52% 为重复序列，主要是长末端重复反转录转座子（LTR - RT） 。同时，预测出 20,380 个蛋白质编码基因，其中 7,490 个基因被注释到基因本体论（GO） ，7,122 个基因被注释到京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路。这就像在基因组这座宝藏中，找到了许多珍贵的 “基因宝藏”，并为它们贴上了功能标签。
- 系统发育分析：研究人员收集 19 个物种基因组构建系统发育树，发现芋兰所在的天南星科水芋亚科（Pothoideae）约在 5000 万年前（MYA）发生分化。这为探究芋兰在植物进化历程中的位置提供了关键线索，让我们对植物进化的理解又向前迈进了一步。
研究结论表明，芋兰染色体水平基因组的成功组装和注释，为深入研究芋兰的遗传特性、进化历史以及花卉育种提供了重要的基因组资源。在花卉育种方面，研究人员可以根据这些基因组信息，精准地选择优良基因，培育出更具观赏价值和商业价值的花卉品种。在进化研究领域，这一成果有助于揭示天南星科植物的进化机制，为理解植物界的演化历程提供了新的视角。这一研究成果不仅推动了芋兰相关研究的发展，也为整个植物基因组学研究领域做出了重要贡献，让我们对植物生命的奥秘有了更深入的认识。
