阳荷（Zingiber striolatum Diels）是姜科姜属多年生草本植物，也是一种兼具食用价值和药食同源开发潜力的特色食花蔬菜。其花苞色泽紫红、风味独特，富含多种营养和功能成分，在我国南方地区具有较好的食用基础和产业开发前景。姜科植物种类丰富，包括生姜、姜黄、砂仁、草果、山姜等多种重要食用、药用、香料和观赏植物。然而，姜科植物普遍具有基因组大、重复序列含量高、杂合度高和倍性背景复杂等特点，导致其基因组研究相对滞后于其他重要园艺作物。近年来，生姜、草果、砂仁等代表性姜科植物相继获得高质量参考基因组，为解析姜科植物基因组结构演化、重复序列扩张和重要代谢产物合成机制提供了重要基础。阳荷作为一种特色食花蔬菜，其遗传基础研究薄弱，尤其是阳荷基因组庞大、倍性复杂，花苞紫红色形成、营养品质积累以及物种适应性演化等关键科学问题尚缺乏系统解析。近日，Horticulture Research上线了（Advance Access）遵义师范学院、南京农业大学和福建农林大学等单位合作完成题为A haplotype-resolved triploid genome assembly of Zingiber striolatumsheds light on genome expansion and trait evolution in Zingiberaceae 的研究论文。该研究构建了阳荷首个高质量、单倍型解析的染色体级三倍体参考基因组，并结合比较基因组学、代谢组学和转录组学分析，系统解析了阳荷基因组演化及紫红色花苞形成机制。
研究团队利用PacBio HiFi长读长测序和Hi-C染色体构象捕获技术，获得了总大小达8.15 Gb的阳荷三倍体基因组。进一步分析发现，长末端重复反转录转座子（LTR-RTs）的近期大量扩增是阳荷基因组扩张的重要驱动力。比较基因组学研究揭示了阳荷AAB型异源三倍体的杂交起源，解析了三套亚基因组的演化与分化特征，为理解姜科植物复杂基因组演化提供了新的研究视角。
图1 阳荷基因组组装与特征概览
在品质性状解析方面，研究团队进一步聚焦阳荷花苞紫红色形成的物质基础。代谢组分析表明，矢车菊素-3-O-葡萄糖苷、芍药素-3-O-葡萄糖苷、飞燕草素-3-O-葡萄糖苷和飞燕草素-3-O-芸香糖苷是阳荷花苞的主要呈色组分，槲皮素-3-O-葡萄糖苷作为辅色素参与协同呈色，从而揭示了阳荷红色素（YRP）的主要化学组成。
转录组与代谢组联合分析进一步表明，尽管三套亚基因组在YRP合成通路中的全局转录贡献相对均衡，但特定关键基因家族表现出显著的同源基因表达偏倚：花青素合成关键基因 AOMT 与 DFR 几乎完全由 subA 亚基因组表达，BZI 则完全由 subB1贡献；而核心花青素特异性基因（F3H、F3’H、MATE、GST）在三套亚基因组间维持高度共表达，有效保障了色素合成的代谢稳健性。
图 2 阳荷红色素（YRP）生物合成基因的亚基因组表达偏倚
该研究首次获得了阳荷单倍型解析的染色体级三倍体基因组，揭示了其基因组扩张和多倍体演化特征，并解析了花苞紫红色形成的物质基础及分子调控机制。研究成果为姜科植物基因组演化研究提供了重要资源，也为阳荷重要性状解析、优质种质创制和产业化开发提供了基础支撑。
本研究由遵义师范学院特色蔬菜资源创新与遗传育种团队联合南京农业大学、福建农林大学等单位合作完成。遵义师范学院陈志峰和孙维红为论文共同第一作者，南京农业大学熊爱生教授、福建农林大学刘仲健教授和遵义师范学院隋常玲教授为共同通讯作者。本研究得到国家自然科学基金项目（32460750）、贵州省高层次人才培养计划（黔科协KJLYRC〔2026〕173）等项目资助。
团队合照
文章链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhag214
