推进杨树基因组学：几乎无缺口的基因组组装揭示了新的见解和应用

一个研究团队成功组装了一个几乎没有间隙的乌苏杨端粒到端粒（T2T）基因组，填补了毛果杨基因组中的空白。利用长读测序，该团队在所有双单倍体（DH）基因组染色体中识别并注释了着丝粒区域，为杨树提供了第一个着丝粒区。该基因组有34953个蛋白质编码基因，比毛果P.trichocarpa多465个基因

乌苏里杨T2T基因组增强了对杨树基因组结构和功能的理解，有助于杨树进化研究。该组装体与毛果P.trichocarpa的高度共线性促进了比较基因组学、表观遗传学研究和生殖生物学研究，标志着对该领域的重大贡献

杨树以其相对较短的生命周期和广泛的适应性而闻名，由于其广泛的应用和先锋树的特性，已成为各种工业和重新造林工作的关键。尽管它们具有重要意义，但在杨树，特别是毛白杨中实现高质量的基因组组装仍然具有挑战性，因为它们在基因组中具有高杂合性和高度重复的序列

测序技术的最新进展提高了组装质量，但高基因组杂合性仍然是一个障碍。纯合系的开发提供了一个潜在的解决方案，但木本植物的长幼年期带来了实际挑战。虽然DH系已被用于作物基因组测序，但其在林木中的应用仍然有限

解决这一差距并开发在杨树中诱导单倍体植物或DH系的有效方法，可以彻底改变这些雌雄异株树的基因组研究，实现更准确和全面的基因组组装，以增强对其生物学和环境适应性的了解

发表在《林业研究》上的一项研究揭示了一个具有注释着丝粒和端粒的高质量杨树基因组，有助于分子分析和比较基因组学

本研究从苏里p.ussuriensis花药中启动单倍体愈伤组织诱导，通过高通量筛选鉴定单倍体和DH愈伤组织，并进行全基因组重测序以鉴定SNP。选择DH15品系，k-mer分析估计其纯合起源和基因组大小。使用PacBio-HiFi读数和Hi-C数据构建了DH15的无间隙参考基因组，其中包括19条完全组装的染色体、注释的端粒和着丝粒

该基因组表现出高度的完整性和质量，超过了以前的毛果p.trichocarpa组装体。端粒在染色体上显示出不同的长度，同时鉴定出19个不同长度和结构的着丝粒。比较分析表明，杨属植物之间存在着密切的亲缘关系。DH15基因组有34953个蛋白质编码基因，展示了一系列不同的重复元件。值得注意的是，基因家族分析确定了富含磷酸盐代谢过程的特定基因家族。与其他杨树基因组的比较突出了DH15优越的邻接性和完整性，特别是在着丝粒区域，揭示了新的基因和转录物

根据该研究的高级研究员苏晨的说法，“这种精细的基因组组装将在杨树基因功能的分子分析中发挥重要作用，并使不同杨树物种的基因组比较研究成为可能。它为未来对杨树和其他植物基因组的研究奠定了坚实的基础。”

总之，这项研究实现了高度连续的杨树基因组DH15的近乎无间隙组装，从而能够全面分析着丝粒区域和基因功能，这将推动杨树基因组学、比较研究和分子育种策略的进步。展望未来，这种精细的基因组组装将成为了解杨树生物学和加速林业和生物技术实际应用的重要资源