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武汉植物园在石菖蒲及单子叶植物祖先基因组演化研究方面取得重要进展

时间:2024-03-29 03:03:10 来源:网络整理编辑:百科

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原标题:武汉植物园在石菖蒲及单子叶植物祖先基因组演化研究方面取得重要进展(记者文俊、通讯员江珊)7月14日,国际著名学术期刊《自然-植物》(Nature Plants)在线发表了来自中国科学院武汉植物 极品女神攻略系统

原标题:武汉植物园在石菖蒲及单子叶植物祖先基因组演化研究方面取得重要进展

(记者文俊、武汉物祖通讯员江珊)7月14日,植物重进展国际著名学术期刊《自然-植物》(Nature Plants)在线发表了来自中国科学院武汉植物园王青锋、园石叶植因组演化研究极品女神攻略系统陈进明团队与法国合作者的菖蒲重要成果,公布了单子叶植物最早期分支菖蒲目中的及单重要水生药用植物石菖蒲的基因组,相关研究初步揭示了单子叶植物祖先早期基因组演化过程和规律,先基为理解包括禾本科在内的武汉物祖单子叶植物辐射进化过程奠定了重要基础。

单子叶植物是植物重进展开花植物(被子植物)重要的分支之一,约占被子植物物种多样性的园石叶植因组演化研究21%,包含了香蕉、菖蒲芦笋、及单极品女神攻略系统椰子等重要的先基园艺作物和水稻、小麦、武汉物祖玉米等大宗粮食作物。植物重进展根据大规模取样的园石叶植因组演化研究分类学和分子系统发育研究显示,菖蒲目是单子叶植物中现存的最早分支类群,与其它所有单子叶植物互为姐妹类群,类似于被子植物早期分支的无油樟和真双子叶植物早期分支的毛茛目的系统发育地位,菖蒲目物种是探讨和揭示单子叶植物早期演化过程的重要材料。

武汉植物园与法国国家农业食品与环境研究院合作,利用PacBio和Hi-C技术完成了石菖蒲全基因组测序和染色体水平的组装。通过与其他单子叶植物的全基因组比较分析发现,石菖蒲仅经历过1次独立的古多倍化事件并伴随有亚基因组优势效应,除石菖蒲和海生植物大叶藻外,其它单子叶植物都发生过2次或2次以上的基因组加倍。在研究涉及的单子叶植物中,石菖蒲基因组结构演化(基因在染色体上的线性排序/共线性)和氨基酸序列替换速率均表现最为缓慢和保守。进一步的相关性分析还发现,各物种基因组共线性结构的相对保守性与其序列替换速率和基因组加倍次数显著相关,这可能是石菖蒲基因组结构演化相对较慢的原因。代表性单子叶植物基因组结构与外类群(莲)的比较分析表明,基因上下游区域的甲基化程度、基因表达的组织特异性等可能是约束基因组结构演化的重要因素。

该项研究基于石菖蒲和其它单子叶植物早期分支物种,将之前构建的pre-τ时期的单子叶植物祖先核型更新到了单子叶植物最早期祖先的12条染色体(AMK,2n = 12)。基于该祖先核型,重演了单子叶植物早期的核型演化过程:石菖蒲的核型是由单子叶植物祖先AMK (n = 6)通过其特有的基因组加倍形成 n = 12 染色体中间体,然后进行12次染色体融合而形成其目前的12条现代染色体。研究还发现,与石菖蒲等早期分支的类群相比,禾本科植物(如水稻)历史上经历过更多次的融合、分裂等染色体重排事件。

在基因家族演化方面,该项研究揭示了与单子叶植物早期形态演化和适应湿地或水生生境(如平行叶脉和初生根的退化、低水平的无机磷酸盐的水生环境)相关的重要功能基因家族演化事件。

研究成果以“The slow-evolving Acorus tatarinowii genome sheds light on ancestral monocot evolution”为题发表在Nature Plants(《自然·植物》)上。相关研究工作得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会等项目的资助。