PBJ项目文章 | 胡杨单倍型T2T基因组组装
胡杨 (Populus euphratica Oliv.) 是重要的沙漠树种，能阻挡沙丘、稳定小气候并提供野生动物栖息地，对生态稳定至关重要。它具备耐旱、耐寒、耐盐碱等特性，以及异叶性等特点，在植物适应性和生长研究中具有重要价值。然而，杂交不兼容、根系发育差和遗传研究平台有限，影响其保护和利用。
浙江农林大学韩潇教授研究团队于2026年3月14日在期刊Plant Biotechnology Journal上发表了标题为“Telomere to Telomere Genome Assembly and Efficient Transformation and Genome Editing in Populus euphratica”的研究性论文，构建了胡杨高质量T2T无间隙单倍型基因组，并建立了高效的再生和遗传转化体系，实现了基因组编辑，为胡杨的基因功能研究、遗传改良及资源保护提供了关键技术基础。华命生物参与了T2T基因组测序和分析工作。
一、胡杨‘ZHY’单倍型T2T基因组组装
本研究成功组装了胡杨‘ZHY’的完整T2T基因组，该基因组由38条染色体和76个端粒组成，包含两个单倍体，分别为506.85Mb和501.23Mb。通过HiFi、ONT和NGS测序，基因组比对率分别为99.92%、99.35%和98.94%。两套单倍体的contig N50值分别为24.99和24.72Mb，BUSCO评估显示98.9%的完整性，基因组连续性评估（GCI）分别为93.07和96.26，而QV评估值分别为72.33和73.41，显著优于其他胡杨物种的T2T组装。分析结果还表明，基因组中重复元素占58%，并成功识别了38,257和38,176个蛋白质编码基因，其中98.56%已通过RNA-seq确认，97.18%通过公共数据库进行了注释。
二、胡杨再生与转化系统的优化研究
胡杨的转化系统研究目前仅限于少数物种，且再生和转化系统的开发面临困难，严重制约了基因功能的研究和遗传改良的应用。为此，本研究开发了两种再生方法：间接法通过无菌叶片和叶柄诱导愈伤组织，再经过芽体诱导培养基生成芽体，最终形成完整植物；直接法则通过直接转化外植体生成芽体。这两种方法都展示了较高的再生效率，并成功应用于胡杨的转基因研究，尤其在克隆和增殖优良克隆体方面取得了重要进展。
三、PemiR319过表达影响胡杨叶片形态
为验证转化体系并分析MiR319的功能，本研究克隆胡杨PemiR319基因并构建过表达载体pXHKFG-PemiR319进行遗传转化。转基因植株中检测到明显的绿色荧光信号，表明外源基因成功表达。与野生型相比，转基因植株叶片呈明显锯齿状，与PagmiR319在84K杨树中过表达的表型一致，确认PemiR319参与胡杨叶片形态调控。
四、RUBY标记与CRISPR编辑验证
为进一步验证胡杨遗传转化体系并建立基因编辑技术平台，本研究构建多基因共表达载体pXHKFG-RUBY。结果显示，转基因愈伤组织、再生芽及生根植株均呈现明显红色表型，与阴性对照清晰区分，表明RUBY报告系统可有效用于胡杨转基因材料的筛选与鉴定。在此基础上，基于CRISPR/Cas9技术选择PePDS基因两个靶位点并构建双靶点编辑载体pXHGCK-PePDS，成功获得PePDS编辑的粉色芽。测序结果表明两个靶位点均发生编辑，且预测的潜在脱靶位点未检测到突变，表明该编辑体系具有较高特异性。进一步比较发现，间接再生途径的编辑效率高于直接再生途径：直接再生材料中纯合突变较少，多为嵌合或未编辑植株，而间接再生则以双等位和纯合突变为主。
Figure 1：胡杨（Populus euphratica）的端粒到端粒基因组组装及基因编辑
结语
本研究构建了胡杨的高质量T2T无间隙单倍型基因组组装（ZH1-T2T），为基因功能解析及基因编辑靶点的精准筛选奠定了重要基础。在此基础上，进一步建立了高效的胡杨再生体系，实现了优良克隆系的快速繁殖与扩增。同时构建了稳定高效的遗传转化体系，为基因功能鉴定和遗传改良研究提供了关键技术支撑，并成功实现了胡杨的基因组编辑。本研究为胡杨资源的保护与可持续利用奠定了坚实的技术基础。