蔬菜花卉所花卉种苗团队利用弯刺蔷薇T2T基因组揭示其抗寒性形成机制

       近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所杨树华团队在《Horticulture Research》在线发表了题为“The haplotype-resolved T2T genome assembly reveals the evolution and adaptation mechanisms of cold resistance in Rosa beggeriana”的论文。

       弯刺蔷薇（Rosa beggeriana）是蔷薇属重要的野生种质资源，因其优异的抗寒性而著称，对抗寒月季培育具有重要价值。自上世纪90年代起，原产于我国西北地区的弯刺蔷薇作为关键的抗寒育种亲本，被本所研究团队应用于月季抗寒育种，育成了‘天山’系列现代月季品种。目前，尽管已有部分月季品种的高质量基因组完成组装，但耐寒种质资源弯刺蔷薇的基因组信息仍未解析，制约了其优异抗寒基因发掘及调控机制研究。

       该研究综合利用PacBio HiFi、Illumina和Hi-C等测序技术，首次成功构建了弯刺蔷薇的两套端粒到端粒（T2T）无缺口单倍型基因组。获得的两个单倍型基因组大小分别为417.13 Mb和421.87 Mb，并精确鉴定了7个着丝粒和14个端粒区域，两套单倍型分别预测到38,039和37,962个蛋白编码基因。基于该高质量基因组，研究团队系统揭示了弯刺蔷薇的进化历史，即经历了古三倍化（γ）及与月季物种分化前的全基因组加倍事件，并鉴定出1,917个物种特有基因和206个扩张基因家族，显著富集于“胁迫响应”等生物学通路。

       进一步结合低温时间梯度转录组与共表达分析，构建了弯刺蔷薇Ca²⁺信号、活性氧稳态及激素串扰的低温应答的核心调控网络。研究重点解析了冷响应基因RbDHN3-1的功能，过表达该基因的月季悬浮细胞和烟草均表现出冰点降低和抗氧化酶活性提升，显著增强了抗寒能力。本研究完成了首个T2T单倍型抗寒蔷薇基因组组装，不仅丰富了蔷薇属植物基因组信息，更为加速抗寒月季分子育种提供了关键理论依据和基因资源。

       中国农业科学院蔬菜花卉研究所博士后李华阳、博士研究生王翔和助理研究员寇亚平为论文共同第一作者，杨树华、程锋和葛红研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2022YFD1200504、2024YFD1200503）和国家自然科学基金（No.32471959）的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhag210