近日，所（园）孙小芹研究员课题组在国际植物学期刊《Plant Communications》（中国科学院一区TOP期刊，即时影响因子IF=11.3）发表了题为“A telomere-to-telomere genome assembly for greater yam (Dioscorea alata)”的研究论文，构建了中国参薯的无间隙端粒到端粒（0 Gap-T2T）高质量基因组，并揭示了其演化模式。

　　参薯（Dioscorea alata L.）隶属于薯蓣科（Dioscoreaceae）薯蓣属（Dioscorea），是热带和亚热带地区重要的块根类粮食作物之一，广泛分布于非洲、亚洲、太平洋岛屿及加勒比地区，亦在我国南方广泛栽培。其块茎富含淀粉、膳食纤维、氨基酸及多种生物活性物质，对于优化膳食结构和预防营养素缺乏具有重要意义。部分品种富含花青素等抗氧化成分，营养价值和开发潜力突出。在国家“大食物观”战略背景下，深入挖掘和解析其优良性状具有重要研究与应用价值。

　　高质量的参薯基因组图谱是开展遗传资源挖掘与品种改良的关键基础。课题组在长期致力于薯蓣属植物系统分类、演化与资源开发的基础上，综合应用高通量测序技术（Oxford Nanopore Technologies, HiFi和Hi-C），成功组装了中国参薯地方品种“紫玉参薯”的无间隙T2T基因组，组装总长为511.37 Mb，完整覆盖40个端粒与20个着丝粒（见图A和图B），BUSCO完整度达97.83%。

　　基于该基因组，研究团队进一步解析了薯蓣属内的全基因组重复事件（WGD），发现该属物种共同经历了一次古老的WGD事件，以及与多数单子叶植物共有的τ-WGD事件（见图C），为其适应性进化和物种分化提供了重要的遗传基础。同时，首次重建了薯蓣属祖先染色体核型（19对染色体，见图D），揭示了参薯在物种形成过程中由于祖先染色体断裂，演化为20对染色体，并较好地保留了祖型特征；相比之下，盾叶薯蓣发生了明显的染色体重排与融合，染色体数减少至10对，揭示了该属物种分化后的核型演化差异。炭疽病由胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）引起，是当前限制参薯生产的主要病害之一，严重时减产可达90%。为此，研究团队在T2T基因组中鉴定出432个NLR类抗病基因，数量明显多于非洲参薯品种（增加约100个，见图E），其中190个为结构完整的CC/RPW8-NBS-LRR类型。通过对参薯接种胶孢炭疽菌前后叶片的转录组比较分析，筛选出10个显著上调表达的NLR基因（见图G），提示其可能作为识别胶孢炭疽菌并触发免疫响应的关键受体，为抗病育种提供了重要候选基因资源。

　　该研究由江苏省中国科学院植物研究所作为第一署名单位和共同通讯作者单位，南京农业大学、南京大学为共同通讯作者单位。我所张艳梅副研究员为论文第一作者，孙小芹研究员为共同通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金面上项目、江苏省植物资源研究与利用重点实验室开放基金等项目的资助。

　　论文链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2025.101326