云南红景天（景天科）近端端粒到端粒的染色体级基因组组装

山地药材与现代DNA相遇

云南红景天生长在中国西南的高山地带，是一种耐寒的多肉植物，因其含有被认为有助于机体应对压力和恶劣环境的化合物而在传统医学中备受重视。本研究提供了迄今为止对这一鲜为人知物种最详尽的遗传蓝图，为科学家探索其如何在稀薄空气与寒冷中生存、以及如何合成这些受追捧的化学成分，提供了强有力的参考。

严酷栖息地中的坚韧植物

红景天属的大多数物种栖息在风吹日晒的高海拔坡地，那里温度剧烈波动、光照强烈且氧气稀薄。它们粗壮的地下茎和肥厚的叶片储存水分与能量，帮助其度过极端环境。这些组织也富含特殊分子，包括姜黄苷（salidroside）和rosavin等，既为草药传统所重视，也吸引了现代实验室的关注。然而，不同红景天物种这些化合物的含量差异很大，以前科学家缺乏完整的遗传图谱来解释这些差异并追溯这些植物如何适应高山生活。

构建接近完整的遗传蓝图

为了绘制云南红景天的近完整基因组图谱，研究人员首先在中国四川横断山脉约3400米高处采集了野生植物的叶片。他们提取了高质量的DNA，并使用多种测序技术进行测序。一个便携设备读取很长的DNA片段，以一次性获得很长的序列；另一个平台产生大量更短但高度准确的读段。第三种方法称为Hi-C，用于捕获细胞核内DNA片段之间的空间邻接关系，为将片段拼接成完整染色体提供了指南。

从片段到染色体

研究团队使用专门的计算程序，先将长读段组装成连续的DNA序列，并去除由于每株植物携带两套基因组而产生的重复拷贝。随后，他们用更准确的短读段打磨这些序列以纠正错误。最后利用Hi-C接触数据将这些片段排列并定向为11条对应染色体的长结构。结果是一个约6.43亿个“碱基”长的基因组，几乎全部定位到染色体级单元。在许多情况下，每条染色体几乎从一端贯通到另一端，端粒位于末端、着丝粒位于中部等典型特征都能清晰辨认。

基因组揭示的内部信息

基因组组装完成后，研究人员着手鉴定其功能单元。他们发现约三分之二的DNA由重复序列构成，尤其是常见的长末端重复（LTR）元件。在这类重复背景之上，预测出36,495个可编码蛋白的基因，其中绝大多数得到了来自叶、茎和果实的实际RNA证据支持。大多数基因可以与其他植物中已知的家族和功能相匹配，包括超过1,600个作为转录因子的基因——这些是调控其他基因开关的关键分子。团队还编目了数千个非编码RNA基因，它们在翻译和调控遗传信息中发挥作用。

为未来发现奠定新基础

大量评估表明，该基因组在完整性和准确性上均达到了现代质量标准。对于非专业读者而言，结论是我们现在拥有了一个可靠的、近端到端的云南红景天遗传图谱。这一资源将帮助研究者揭示这种高山植物如何在寒冷、强光和低氧条件下应对挑战，以及它如何在分子层面合成有价值的药用成分。反过来，这些知识能够为濒危山地植物的保护提供依据，指导可持续栽培的育种，并支持在微生物或农作物中重建有用红景天成分的努力，从而减轻对野生种群的压力。

引用: Wang, M., Du, P., Tong, C. et al. A near telomere-to-telomere chromosome-level genome assembly of Rhodiola yunnanensis (Crassulaceae). Sci Data 13, 707 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-07044-2

关键词: 云南红景天, 药用植物, 基因组组装, 高海拔适应, 植物专用代谢物