8月12日，广西农业科学院经济作物研究所严华兵研究员团队在中科院二区期刊DNA Research（IF=5.35）杂志在线合作发表题为“Chromosome-level and graphic genomes provide insights into metabolism of bioactive metabolites and cold-adaption of Pueraria lobata var. montana”的研究论文，该研究从头组装和注释了一个高质量的染色体水平的葛麻姆基因组，并进一步应用于比较基因组学分析和11个葛麻姆种质的图形基因组的构建，从而为葛属的进化研究和葛麻姆优良基因资源的利用提供宝贵的基因组资源。

葛麻姆是葛属葛种的一个变种，但是与粉葛和野葛相比，其生物学特性却截然不同：块根葛根素含量几乎没有，块根不膨大，耐冷性特别强，生产速度快。前期团队对粉葛基因组进行了全面的解析（尚小红等，2022），葛麻姆基因组的解析有助于葛根素等异黄酮、淀粉合成等代谢基因基因挖掘和调控网络构建，有助于揭示葛麻姆耐冷性的根本原因，在食品工业、医药工业、荒坡治理等领域具有重要的应用前景。

因此，本研究以葛麻姆“PM-12”为材料，获得组装葛麻姆基因组大小为0.98Gb，Contigs N50为1.61Mb，91.11%的基因组序列被挂载到11条染色体上，BUSCO评估基因组完整性为99.3%。通过注释，共预测得到38812个编码基因，其中94%的基因都能得到功能注释，重复序列占比为51.7%。进化树分析发现，系统发育树结果表明，葛麻姆和粉葛均与大豆亲缘关系最为接近，二者在约1526万年前进化为姐妹类群并分化。比较基因组学分析表明，由于重复序列和重复基因较少，葛麻姆的基因组大小比粉葛小。进一步分析表明，葛麻姆和粉葛中鉴定出13643个共性的基因家族和分别含有6548个和4675个品种特异性基因家族。葛麻姆和粉葛中与生物活性代谢物和微管生物合成相关的基因品种特异性和扩张/收缩是导致葛麻姆和粉葛代谢和冷适应特征不同的原因。此外，基于11个葛麻姆种质构建了图形基因组，共鉴定出92个结构变体，其中大部分与应激反应有关。葛麻姆染色体水平基因组和图形基因组的公布不仅有利于葛根的进化和代谢调控的研究，也促进了葛根的育种研究。

经作所严华兵研究员团队长期致力于葛属资源开发研究，到目前为止已广泛收集全球葛属种质资源419份，包括野葛、粉葛、葛麻姆、大花葛、泰葛、苦葛、红葛、须弥葛、食用葛等；通过开发葛SSR分子标记，构建了广西葛核心种质库；在Horticulture Research发表了第一个葛属粉葛的基因组文章；通过广泛靶向代谢组解析葛属葛种野葛、粉葛和葛麻姆等3个变种块根中影响食用品质和药用品质的代谢差异；结合表型鉴定通过叶绿体基因组研究，揭示了葛及其近缘种之间的系统发育关系；挖掘了调控葛根素合成代谢相关的结构基因和转录因子，并正在开展相关基因功能验证工作；选育出适合开发葛花茶、高葛根素粉葛、无渣粉葛、药用野葛等系列葛根新品种，并逐步建立配套种苗繁育和高效栽培技术。以上研究相关成果先后发表在Horticulture Research、Frontier in Plant Science、Molecules、植物遗传资源学报、植物生理学报等期刊，相关研究先后得到了国家自然科学基金委、广西科技厅等部门项目的资助。葛麻姆基因组文章的发表将进一步推动全世界葛属植物的进化与分类研究，促进我国葛根产业的科技进步，发挥基础研究源头供给作用以进一步推动广西地方特色优势粉葛产业的高质量发展。

华中农业大学在读研究生莫嫦娟和广西农业科学院经济作物研究所的在站博士后吴正丹为论文的共同第一作者，华中农业大学的孔秋生教授和广西农业科学院经济作物研究所严华兵研究员为论文的共同通讯作者。

经作所  吴正丹供稿/供图  严华兵审核

责任编辑：薛臣艺