研究团队完成了川红花1号红花基因组的高质量染色体规模组装。这项工作揭示了亚油酸(LA)和羟基红花黄A(HSYA)生产等关键性状的遗传基础。它为作物改良和功能基因组学研究开创了新的先例。

红花(CarthamustinctoriusL.)是一种以其鲜艳的花朵和营养丰富的种子而闻名的植物，在肥沃的新月形地区已经种植了数千年。它因其富含洛杉矶的石油而备受推崇;及其花，含有HSYA，这种物质具有广泛的工业和医学用途。尽管红花具有价值，但对其基因组的了解有限，限制了红花的遗传学研究。

研究团队采用了结合Illumina、OxfordNanopore和Hi-C技术的集成测序策略，实现了1.17Gb的高质量基因组组装，其中重叠群分配给12条染色体，反映了相对于估计基因组大小约100倍的覆盖度。这次组装促进了最近全基因组重复事件的鉴定，支持了红花广泛的基因组重排和进化历史，并通过使用12个物种的274个单拷贝基因的系统发育分析以及对基因家族扩张和收缩的详细检查得到了证实。

种子和花不同发育阶段的代谢组学和转录组学分析揭示了一个全面的脂质组，其中主要存在三酰甘油(TAG)和多种类黄酮代谢物谱，分别突出了LA和HSYA等关键化合物的生物合成途径。通过基因组分析，研究人员预测了39,809个蛋白质编码基因，并根据公共数据库进行了大量注释，并确定了特定的基因家族——用于LA生物合成的二酰基甘油酰基转移酶(DGAT)和脂肪酸去饱和酶(FAD)，以及用于HSYA生物合成的CYP和CGT——表明它们在这些代谢途径中的关键作用。

值得注意的是，对220个红花品系的重新测序产生了7,402,693个高质量SNP，促进了全基因组关联研究(GWAS)，该研究查明了与农艺性状(特别是含油量和花色)相关的重要SNP。该GWAS分析以及与HSYA生物合成有关的候选基因HH_034464(CtCGT1)的功能验证，强调了分子标记在增强所需性状育种计划方面的潜力。功能分析证实了CtCGT1在类黄酮糖基化中的作用，这对于HSYA的产生至关重要，从而揭示了红花关键代谢性状的遗传基础。

植物基因组学专家约翰·史密斯博士对这一成果表示赞赏，他表示：“这种全面的基因组组装是红花研究的一个里程碑。它不仅增强了我们对植物进化的理解，而且为识别负责关键基因的基因提供了丰富的资源。农业和药用特性。”

通过为红花分子育种奠定基础，这项研究提供了增强作物恢复力、营养成分和治疗功效的潜力。展望未来，挑战在于如何利用这一巨大的基因组资源来开发优质红花品种，以满足不断变化的全球气候和不断增长的人口的需求。

川红花1号红花的染色体级基因组组装代表了这种宝贵作物的遗传探索向前迈出了关键的一步。该研究不仅为红花功能基因挖掘和育种开辟了新途径，而且对农业和制药行业具有更广泛的影响。

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