指谷（Eleusine coracana）染色体水平基因组组装揭示干旱抗性分子机制

本研究通过PacBio和Hi-C技术完成指谷栽培种C142的高质量基因组组装，揭示其异源四倍体亚基因组（subA/subB）的结构重排与表达优势特征，发现亚基因组分化（约680万年前）和两次全基因组复制事件塑造了其适应性进化。关键发现包括醛酮还原酶基因家族扩张与氧化应激响应相关，GWAS鉴定到干旱耐受核心基因EcMDHAR（单脱氢抗坏血酸还原酶）的功能单倍型差异，为禾本科作物抗旱机制研究和分子育种提供重要资源。

　　

Highlight

指谷（Eleusine coracana）作为营养丰富且抗旱的C₄谷物，具有长达50年的种子储存寿命。本研究报道了异源四倍体栽培种C142的高质量基因组，揭示其两个亚基因组（subA和subB）间广泛的结构重排，这种重排与亚基因组表达优势（偏向subA）相关。subB推测源自E. indica（约680万年前分化），两次全基因组复制事件塑造了当前基因组结构，增强了基因冗余和适应潜力。值得注意的是，醛酮还原酶等胁迫相关基因家族的扩张，暗示其在氧化应激响应和干旱适应中的作用。

Discussion

指谷作为原产非洲的作物，对干旱、涝渍、盐碱等多种胁迫具有抗性。此前已有两个栽培品种基因组报道（约1.20 Gb，N50 2.68-25 Mb），但本研究通过整合GWAS和干旱胁迫下的差异表达分析，精准定位抗旱关键基因EcMDHAR。该基因编码的单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）在维持抗坏血酸循环和活性氧清除中起核心作用，其单倍型特异性表达模式为分子育种提供新靶点。

Karyotype analysis

用于测序的指谷品种C142由湖南省农科院作物所保存（东经112°58′56″，北纬28°11′38″）。通过氧化亚氮诱导有丝分裂获得中期染色体标本，荧光显微镜观察确认其核型为2n=4x=36（AABB），为亚基因组分析提供细胞学基础。