齿肋赤藓（Syntrichia caninervis）是一种“干而不死、死而复生”的苔藓植物，作为荒漠生物结皮中的重要物种，对于沙漠生态系统的维持发挥了不可或缺的作用，该物种能够耐受多种极端胁迫环境，受到广泛的关注。然而苔藓是一个共生体系统，单克隆株系难以获取，内共生菌序列污染等难题阻碍了科学家获得其高质量的基因组序列。

中国科学院新疆生地所张道远研究员团队针对上述难题，于2025年1月22日，在期刊Plant Biotechnology Journal上在线发表文章“Telomere-to-telomere genome of the desiccation-tolerant desert moss Syntrichia caninervis illuminates Copia-dominant centromeric architecture”报道了齿肋赤藓及其内共生菌（类芽孢杆菌）的完整基因组序列，获得了该物种13条染色体的完整无gap组装，识别到了所有的端粒与着丝粒序列，是迄今已报道的质量最高的苔藓基因组。诺禾致源为本研究提供了二代、三代建库测序与部分分析服务。

主要结论

对单克隆组培体系的古尔班通古特沙漠齿肋赤藓进行测序，利用二代Illumina reads， HiFi reads， ONT 超长 reads和HiC reads组装获得的基因组序列（ScGur）包含13条无缺口的染色体，总长度为 323.44 Mbp，比莫哈韦沙漠齿肋赤藓基因组ScMoj v1（初始版本） 的组装结果（292.19 Mbp）长 31.25 Mb。contig的N50长度从 28.46 Kbp 提升到 24.41 Mbp。填补了超过2万个染色体空白区域，并注释多出1500多个蛋白编码基因；发现了古尔班通古特沙漠和莫哈韦沙漠两个生态型的齿肋赤藓在性染色体上存在较大的结构变异。

所有13条无缺口染色体的两端都含有端粒序列，最终确定的基因组Qv值为 51.142（准确性 > 99.999%），T2T基因组的LTR组装指数（LAI）为 18.16，BUSCO完整性值为 98.1%。该研究还获得了S. caninervis的叶绿体（123,124 bp）和线粒体（108,309 bp）的完整环状基因组。在组装过程中，发现了一个单环状细菌基因组，大小为 6,933,718 bp，其基因组与解纤维巨大芽孢杆菌（Paenibacillus cellulosilyticus，NCBI 登录号：GCF_013347265.1）的三个基因组片段高度同源，表明 S. caninervis 配子体内存在一种内共生细菌——巨大芽孢杆菌属（Paenibacillus sp.）。

图1 齿肋赤藓及其共生细菌的完整基因组组装结果

利用从头设计合成的着丝粒蛋白抗体并结合CUT&Tag测序技术，精准定位了齿肋赤藓13条染色体的着丝粒区位置，着丝粒长度范围为81.5 Kbp到203.5 Kbp，其中第5、6和8号染色体的着丝粒为近端着丝粒或近端粒着丝粒。研究发现了齿肋赤藓不同于被子植物的由Copia转座子主导型的着丝粒结构，且其着丝粒区更为狭小，着丝粒区的Copia转座子比其他区域的转位插入时间更近，这为更深入研究陆地植物着丝粒结构的演化模式提供了重要参照。
该齿肋赤藓T2T基因组共注释到677个转录因子基因，比ScMoj v1多135个，此前未注释到的多个转录因子基因如RAV, TCP, BBR-BPC和VOZ均在此T2T基因组中得到完整的结构注释，研究结果显著提升了齿肋赤藓转录调控基因集的完整度。研究结果在对关键的耐脱水相关基因家族如LEA和ELIPs的分析中发现了更多的串联重复模式，齿肋赤藓的Perfect T2T基因组组装结果为后续的群体基因组学和基因功能等研究提供了坚实的数据支撑。