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廣西火桐（Firmiana kwangsiensis）是梧桐屬落葉喬木，主要分布于中國南部石灰?guī)r地區(qū)，因其鮮艷的橙紅色花朵和獨特的掌狀葉具有較高的觀賞價值（圖1）。然而由于其有限的自然更新能力和自然棲息地碎片化，廣西火桐正面臨著滅絕風險。國際自然保護聯(lián)盟（IUCN）將其列為極度瀕危（CR），并被列入中國生物多樣性紅色名錄，2021年被列為中國國家一級重點保護野生植物。廣西火桐地理分布范圍狹窄，易受長期外部干擾，個體數(shù)量極低。野生種群不超過5000個成熟個體，每個孤立種群最多不超過500個成熟個體，保護的緊迫性顯而易見。因此，國家林業(yè)和草原局在“十四五”國家極小種群野生植物拯救保護實施方案中，將廣西火桐列為優(yōu)先保護對象。

該研究基于PacBio HiFi測序數(shù)據和HiC輔助組裝，首次獲得火桐亞屬首份高質量單倍型基因組。組裝完成的廣西火桐基因組總大小約為2.3 Gb，包含兩套完整的單倍型組裝：Haplotype A（1.17Gb，Contig N50和Scaffold N50分別為58.37 Mb和58.37 Mb）和Haplotype B（1.16 Gb，Contig N50和Scaffold N50分別為57.27 Mb和57.27 Mb）。大部分染色體組裝出了完整的端粒序列，僅少數(shù)不完整或缺失，最終獲得了40條染色體序列，其中38條沒有gap。共注釋到1,749.63Mb的重復元件，占總基因組的75.19%。通過從頭預測、轉錄本證據和同源蛋白證據共鑒定到67,527個蛋白編碼基因，其中有92.33%的基因得到了功能注釋。系列評估顯示該組裝無冗余、無塌縮、錯誤率較低且注釋基因的完整度較好,具有較高的組裝質量。該研究為深度解析梧桐屬植物的演化歷史、廣西火桐綜合保護體系的建立和種質資源發(fā)掘利用奠定了基礎。

圖1 廣西火桐和高質量的單倍型參考基因組

圖2 廣西火桐染色體重復序列與gap的分布

以上研究結果以A nearly telomere-to-telomere diploid genome assembly of Firmiana kwangsiensis, a threatened species in China為題發(fā)表于Scientific Data。中國科學院昆明植物研究所極小種群野生植物綜合保護團隊碩士研究生王博強為論文第一作者，中國科學院昆明植物研究所孫衛(wèi)邦研究員和楊靜副研究員為論文共同通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金面上項目（32371743）、云南省科技廳科技計劃項目基礎研究專項項目（202201AS070049）、第二次青藏高原科學考察與研究計劃（2019QZKK0502）和中國科學院西部之光“西部青年學者”項目的支持。

文章鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41597-024-04250-8

作者：王博強