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主要作者与机构及发表信息
本研究的主要作者包括王小静（Xiaojing Wang）、周平（Ping Zhou）、胡晓宇（Xiaoyu Hu）、白芸（Yun Bai）、张晨浩（Chenhao Zhang）、付艳红（Yanhong Fu）、黄瑞瑞（Ruirui Huang）、苏祖恩（Niu Suzhen）和宋晓明（Xiaoming Song）。其中，宋晓明为通讯作者之一，隶属于华北理工大学生命科学学院/基础医学院；苏祖恩则隶属于贵州大学农生工程研究所/教育部山地植物资源保护与种质创新重点实验室/生命科学学院。该研究于2025年发表在《iMeta》期刊上。

学术背景
杜鹃花属（Rhododendron）属于杜鹃花科（Ericaceae），是木本植物中最大的属之一，全球约有1000种杜鹃花，中国是其重要的分布中心之一。杜鹃花因其观赏价值而在园艺领域备受青睐。然而，全球气候变化导致的温度升高对植物的生长发育产生了显著影响，而杜鹃花通常适应较冷的气候环境，因此耐热性研究具有重要意义。尽管已有一些针对杜鹃花的基因组学研究，但高质量的端粒到端粒（T2T）基因组以及大规模泛基因组分析仍然缺乏，这限制了对其遗传多样性和基因挖掘的理解。本研究旨在解析首个高质量的杜鹃花T2T基因组，并通过泛基因组分析揭示其结构变异和耐热相关基因。

研究流程
本研究分为多个步骤进行：

1. 基因组测序与组装
   研究团队对四种杜鹃花（R. liliiflorum、R. decorum、R. platypodum 和 R. concinnum）进行了从头基因组测序，使用了PacBio HiFi、Oxford Nanopore Technology (ONT)、Illumina 和 Hi-C 技术。通过对K-mer分析和流式细胞术验证，估计了这些物种的基因组大小。结果显示，R. concinnum 的基因组几乎是其他三种物种的两倍大，并首次发现其为四倍体（2n = 4x = 52）。Hi-C 技术将组装的染色体锚定率提高到97.90%以上，最终获得了四个高质量的组装基因组，其中R. liliiflorum 基因组达到了T2T水平，包含13条染色体，24个端粒和13个着丝粒。

2. 基因组注释与功能分析
   研究团队对四种杜鹃花基因组中的重复序列进行了注释，发现其占比超过49.10%，其中长末端重复序列（LTRs）占大多数。预测了四种基因组中的基因数量分别为41,406、41,084、40,556 和 83,203 个，并通过多种数据库（如NR、EggNOG、GO、KEGG等）对超过92.16%的基因进行了功能注释。

3. 泛基因组分析
   基于上述四种高质量基因组以及之前发表的11种杜鹃花基因组，研究团队进行了泛基因组分析。以T2T级别的R. liliiflorum 基因组为参考，构建了一个超级泛基因组，新增了394.57Mb 和 14,424 个基因。分析显示，15个物种中共有45,731个基因家族，其中包括5,734个核心基因家族、37,027个可变基因家族和2,970个私有基因家族。

4. 变异分析
   研究团队对15个杜鹃花基因组进行了单核苷酸多态性（SNPs）、插入缺失（Indels）和结构变异（SVs）的全面鉴定。结果表明，四倍体R. concinnum 的SNPs和Indels数量最高，分别达到1,876,446和447,281。此外，SVs进一步细分为复制（Dup）、易位（Trans）和倒位（Inv），并发现大多数物种中Dup的数量高于其他两类。

5. LTR 插入时间分析
   研究团队鉴定了15种杜鹃花基因组中的70,759个LTRs，并分析了它们的插入时间。结果显示，大多数物种在过去1百万年内仅经历了一次插入事件爆发，而R. delavayi、R. molle 和 R. williamsianum 经历了两次。

6. 共线性分析
   通过共线性分析，研究团队发现15个杜鹃花基因组总体表现出良好的共线性，同时检测到了一些基因组转座现象。

7. 耐热性基因研究
   研究团队对R. delavayi 进行了全转录组测序，分析了在对照（CK）、3天热处理（H3）和6天热处理（H6）条件下的差异表达基因。通过双荧光素酶实验验证了两个候选基因（rdbhlh153 和 rdmyb1r1）的功能，发现它们在增强耐热性方面发挥了重要作用。

主要结果
1. 基因组组装与注释
研究成功获得了首个高质量的T2T R. liliiflorum 基因组，其Contig N50 超过58.56Mb，显著高于以往的杜鹃花基因组。基因组完整性评估（BUSCO）得分为96.65%，质量指数（QV）为43.71，LTR 组装指数（LAI）为21.15，达到了黄金标准（LAI≥20）。

1. 泛基因组分析
   泛基因组分析揭示了15个物种的基因家族组成，发现了大量结构变异（SVs），这些变异为理解杜鹃花形态多样性背后的遗传机制提供了重要资源。

2. 耐热性基因功能验证
   通过全转录组测序和双荧光素酶实验，研究团队鉴定并验证了两个关键耐热性基因（rdbhlh153 和 rdmyb1r1）。转基因拟南芥实验表明，这两个基因显著提高了植物的耐热性。

结论与意义
本研究首次报道了高质量的T2T R. liliiflorum 基因组，并完成了另外三种杜鹃花物种的基因组测序。泛基因组分析揭示了大量结构变异，为杜鹃花遗传多样性的研究提供了新视角。此外，研究还鉴定并验证了多个与耐热性相关的基因，为培育耐热品种和扩大杜鹃花栽培范围提供了理论基础和技术支持。

研究亮点
1. 首次获得高质量的T2T杜鹃花基因组，填补了该领域的空白。
2. 大规模泛基因组分析揭示了丰富的结构变异和基因家族组成。
3. 成功鉴定并验证了两个关键耐热性基因，为杜鹃花耐热性研究提供了新方向。

其他有价值内容
研究团队开发了一个综合数据库（TEGR），整合了杜鹃花科植物的基因组资源，为后续研究提供了便利。此外，研究中使用的多种高通量测序技术和生物信息学分析方法也为类似研究提供了参考。