黑果枸杞(Lycium ruthenicum;2n = 2x = 24)是一种重要的药用植物,具有重要的生态和经济价值。其果实富含花青素、多糖和生物碱,具有多种有益的药理活性。最新研究显示,黑果枸杞中的花青素能显著延长实验动物的寿命。本研究中,我们通过整合 PacBio HiFi、Nanopore Ultra-Long 和 Hi-C 测序数据,首次构建了黑果枸杞端粒到端粒(T2T)近无间隙基因组(2.26 GB)。组装的基因组由 12 条染色体组成,有 37,149 个蛋白编码基因得到了功能注释。大约 80% 的重复序列被鉴定出来,其中长末端重复序列(LTR)最多,占 73.01%。与其他枸杞属物种相比,该物种的基因组较大,其主要原因可能是丰富的LTR导致。黑果枸杞的物种特异性基因大多与耐盐性、抗旱性和氧化应激有关,进一步揭示了其对极端盐旱环境的高度适应性。根据组装的基因组和果实转录组数据,我们进一步构建了花青素生物合成途径,并鉴定了19个候选结构基因和7个转录因子,这些基因和因子调控着黑果枸杞果实发育阶段的花青素生物合成,其中大部分在果实发育后期高表达。此外,还在黑果枸杞基因组中发现了154个潜在的抗病相关基因。这些结果为了解枸杞属的基因组进化和药理活性成分的生物合成提供了重要的遗传学基础。
研究成果以题为“The chromosome-scale genome of Black Wolfberry (Lycium ruthenicum) provides useful genomic resources for identifying genes related to anthocyanin biosynthesis and disease resistance”发表在《Plant Diversity》(中科院一区),我院田新民教授、浙江大学李攀副教授为本文的共同通讯作者,田新民教授课题组博士生古丽巴哈尔、硕士生郑恩婷和李传宁为本文的共同第一作者。研究生苏颖、褚振州以及张志勇教授参与了研究工作。本研究获得了国家自然科学基金、中央引导地方发展资金的资助。