m.quanpro.cn
華南植物園揭示報春苣苔屬土壤?；m應(yīng)的遺傳基礎(chǔ)
土壤專化適應(yīng)是指植物對特殊或極端土壤環(huán)境的進(jìn)化適應(yīng)，這一機(jī)制被廣泛認(rèn)為是驅(qū)動植物多樣化與物種形成的重要力量，但其基因組基礎(chǔ)尚未闡明。報春苣苔屬(Primulina，苦苣苔科)包含200余個物種，具有獨特的生態(tài)位分化與形態(tài)多樣性特征。該屬植物主要專性分布于中國南方喀斯特地區(qū)的鈣質(zhì)土壤，少數(shù)物種則適應(yīng)丹霞或酸性土壤環(huán)境，為解析土壤專化適應(yīng)性機(jī)制提供了理想模型。
華南植物園泛基因組科研團(tuán)隊研究完成了7個高質(zhì)量基因組組裝，構(gòu)建了涵蓋喀斯特、丹霞及酸性土壤9個物種的報春苣苔屬泛基因組，為解析土壤?；m應(yīng)機(jī)制提供了關(guān)鍵基因組學(xué)資源。喀斯特適生物種基因組顯著小于非喀斯特物種，與其LTR重復(fù)元件含量降低相關(guān)，符合基因組氮限制假說。兩次譜系特異性全基因組加倍(WGD)事件顯示，大基因家族呈現(xiàn)重復(fù)拷貝傾向于丟失，而轉(zhuǎn)錄因子家族成員盡管數(shù)量眾多卻優(yōu)先保留(圖1)，暗示適應(yīng)性與非適應(yīng)性進(jìn)化力量的共同作用。泛基因組分析發(fā)現(xiàn)，離子通道與轉(zhuǎn)運蛋白基因在變異熱點區(qū)域顯著富集，且在喀斯特譜系中頻繁受到正選擇，這些候選基因與土壤貧瘠耐受性、抗旱性及肉質(zhì)葉片的重復(fù)進(jìn)化相關(guān)。值得注意的是，位于高影響變異熱點區(qū)域的ABC轉(zhuǎn)運蛋白G亞家族(ABCG)在喀斯特物種中呈現(xiàn)正選擇信號且結(jié)構(gòu)保守，而非喀斯特物種則攜帶特異的大型插入片段(圖2，圖3)。綜上，基因組縮小、WGD后功能基因的偏向性滯留及離子轉(zhuǎn)運通路適應(yīng)性進(jìn)化協(xié)同驅(qū)動了報春苣苔屬植物對特殊土壤生境的適應(yīng)。本研究為生態(tài)基因組學(xué)提供了土壤專化與基因組演化關(guān)聯(lián)的新視角。
相關(guān)研究成果以“Primulinapan-genome reveals differential gene retention following whole-genome duplications and provides insights into edaphic specialization”為題發(fā)表在國際生物學(xué)主流期刊Cell Reports(《細(xì)胞報告》)上。中國科學(xué)院華南植物園馮超副研究員為論文第一作者，康明研究員為通訊作者。該研究工作得到了廣東基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究旗艦項目、國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會項目等資助。
圖1. 報春苣苔屬全基因組加倍后重二倍化進(jìn)程中復(fù)制拷貝的滯留與丟失模式
圖2. 基于共線性的報春苣苔屬泛基因組特性
圖3. 報春苣苔屬圖形泛基因組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的遺傳變異
| 版權(quán)聲明： 1.依據(jù)《服務(wù)條款》，本網(wǎng)頁發(fā)布的原創(chuàng)作品，版權(quán)歸發(fā)布者（即注冊用戶）所有；本網(wǎng)頁發(fā)布的轉(zhuǎn)載作品，由發(fā)布者按照互聯(lián)網(wǎng)精神進(jìn)行分享，遵守相關(guān)法律法規(guī)，無商業(yè)獲利行為，無版權(quán)糾紛。 2.本網(wǎng)頁是第三方信息存儲空間，阿酷公司是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者，服務(wù)對象為注冊用戶。該項服務(wù)免費，阿酷公司不向注冊用戶收取任何費用。 名稱：阿酷（北京）科技發(fā)展有限公司 聯(lián)系人：李女士，QQ468780427 網(wǎng)絡(luò)地址：www.arkoo.com 3.本網(wǎng)頁參與各方的所有行為，完全遵守《信息網(wǎng)絡(luò)傳播權(quán)保護(hù)條例》。如有侵權(quán)行為，請權(quán)利人通知阿酷公司，阿酷公司將根據(jù)本條例第二十二條規(guī)定刪除侵權(quán)作品。 |