高质量的六倍体洋桔梗基因组助力解析其花色和花型的形成机制
通过 PacBio HiFi 和 Hi-C 测序，研究者首次解析了洋桔梗基因组，揭示了基因组三倍化事件在洋桔梗花色与花型形成过程中的重要性，并构建了花色调控模型与花发育模型，从而为洋桔梗的分子育种提供了重要的理论基础。
洋桔梗（Eustoma grandiflorum）隶属于龙胆科，又名草原龙胆，具有极高的观赏价值和经济价值，被誉为“无刺玫瑰”。洋桔梗 花型多样，花色丰富，有500多个品种，具有极高的品种多样性，因此洋桔梗也是 研究花色合成和花卉形态发育的良好材料。基于此，构建高质量的洋桔梗基因组，不仅可以解析其花器官的形态多样性，还可以为洋桔梗的分子育种提供理论基础。
图1 洋桔梗花器官的形态多样性
一、组装和亚基因组分析
基于HiFi和Hi-C测序，研究者构建的六倍体（2n=6x=72）洋桔梗基因组大小为1.71Gb，contig N50=7.33Mb，并将contig 版本的基因组挂载到了 36 条染色体（ABC）上。通过注释，共预测得到54305 个蛋白编码基因，重复序列占比为77.85%。
Chromosome length statistics of Eustoma grandiflorum
二、进化分析
通过共线性及Ks分析，研究者发现洋桔梗在与牛角瓜分化后，发生了一次 WGD 事件 和一次 WGT 事件。
图3 洋桔梗和钩吻的共线性分析
三、WGT促使花发育关键基因扩张
WGT事件导致了洋桔梗大量基因的扩张，如参与黄酮/花青素合成以及器官/花发育的基因，这可能影响了洋桔梗花色和花型多样性的形成。
(a) GO enrichment analysis of genes resulted by the WGT event
(b),(c),(d),(e),(f) Genes resulted by the WGT event in lisianthus,including
MYBs, bHLHs, CHIs, CHSs, DFRs, GTs, and FLSs
四、花色研究
为系统揭示洋桔梗花色多样性的分子机制，研究者选取了香槟色系、粉红色系、蓝紫色系、茶色系和绿色系的洋桔梗各3个阶段的材料进行了转录组分析，得到的初步结论如下：
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鉴定了参与黄酮生物合成的基因，构建了花青素的生物合成途径。CHSa、ANSa/b、 F3'5'Ha/b、MYB32a/b和MYB8b共同决定蓝色/紫色洋桔梗的形成；CHSa和ANSa/b共同决定粉色/红色洋桔梗的形成；CHSa决定黄色洋桔梗的形成。
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编码叶绿素a/b结合蛋白（CAB）的基因，与CHLMa、CRDa和PORA/b/Ca共表达，在洋桔梗绿色花瓣的形成中发挥重要作用。
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根据MADS-box基因构建了洋桔梗的花发育模型，鉴定到AGL1a是调控洋桔梗重瓣性状形成的关键候选基因。
图4 洋桔梗花色和花型多样性研究
综上，通过HiFi和Hi-C测序，研究者构建了高质量的洋桔梗基因组，解析了WGT事件对洋桔梗花器官多样性的影响；通过转录组分析详细解析了不同颜色花型洋桔梗形成的相关基因和调控因子；构建了洋桔梗花器官的发育模型，并解析了洋桔梗重瓣性状形成的关键候选基因，从而为洋桔梗的花色和花型多样性研究提供了新见解，并为其分子育种奠定重要理论基础。
文章题目：The genome of Eustoma grandiflorum reveals the whole-genome triplication event contributing to ornamental traits in cultivated lis ianthus
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