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研究进展

武汉植物园在圆叶白粉藤适应性进化机制研究方面取得新进展

  圆叶白粉藤(Cissus rotundifolia)属于葡萄科白粉藤属多年生藤本植物,主要分布在非洲东部的稀树草原、干旱和半干旱地区,为常绿攀缘植物,叶片肉质化,具有显著的抗旱能力。 

  在中国科学院中-非联合研究中心的组织下,武汉植物园王青锋研究员团队联合中科院植物研究所、乔莫·肯尼亚塔农业与技术大学等机构,对圆叶白粉藤进行了全基因组解析适应性机制研究。采用二三测序和HiC技术相结合方法共获得371.1Mb大小的基因组序列,scaffold N50达到27.6 Mb94.53 %序列被锚定12染色体上,共鉴定出30,824个蛋白编码基因 

  研究发现圆叶白粉藤约在60.19–84.68百万前与葡萄发生分化。其基因组并未发生独立的加倍事件,其较小的基因组可能与约在9.7年前发生过一次转座子爆发和有效偏好性的转座子消除有关。与葡萄染色体的共线性以及祖先核型预测分析表明,圆叶白粉藤分化过程中发生过多次染色体重排染色体片段复制事件。与葡萄相比,圆叶白粉藤中显著扩张的基因家族如:HSP-20, NBS-LRR等可能与其适应干旱生境有关景天科酸代谢途径(CAM)关键展示出明显的昼夜表达节律,支持了圆叶白粉藤中存在高水分利用效率的CAM代谢,为研究葡萄科中CAM途径的起源提供了线索。此外,文章还就多肉植物在功能基因家族的共进化方面进行了分析和讨论。 

  相关研究成果以A genome for Cissus illustrates features underlying the evolutionary success in dry savannas为题,在线发表在期刊Horticulture Research。辛海平研究员、王毅副研究员、李青云博士生、万涛研究员为论文共同第一作者,植物研究所梁振昌研究员、美国国家自然历史博物馆文军博士、武汉植物园王青锋研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(31961143026)、中科院中-非联合研究中心研究专项(SAJC201614和SAJL201607)等项目的支持。 

  论文链接 

圆叶白粉藤的形态特征和基因组进化   

2 圆叶白粉藤的染色体重排 

植物多样性与进化学科组 李青云