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我科学家破译睡莲基因组密码

2019-12-26 08:33:31来源:光明日报作者:高建进 刘成志编辑:bianji2
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  日前,由福建农林大学教授张亮生主持的研究成果《睡莲基因组和早期开花植物进化》在《自然》杂志在线发表。该研究获得了蓝星睡莲的高质量基因组。由于睡莲独特的进化位置,其基因组与转录组结果展示了早期开花植物的进化特点和特征,对揭示开花植物起源和进化具有重大意义。同时该研究解析了睡莲的花器官发育和花香花色调控基因,对园艺植物分子育种等应用具有重要参考价值,破解“开花植物如何在2亿年内快速占领地球”之谜迈出了关键一步。
  开花植物又叫被子植物,主要分为真双子叶、单子叶、木兰类和早期开花植物类群。早期开花植物类群有无油樟目、睡莲目以及木兰藤目。睡莲作为早期被子植物类群,其基因组和生物学特点是理解被子植物起源和快速辐射的关键一环,具有重要的进化地位和基础研究价值。同时,睡莲是着名的水生观赏花卉,有着重要的经济和文化价值。近20年来,世界各地通过杂交技术培育了大量的睡莲品种。
  据了解,在此项研究中,科研人员获得了蓝星睡莲的高质量基因组,通过系统发育组分析显示,睡莲属于早期被子植物类群,以此确定了睡莲的进化位置。他们还通过基因组和转录组分析,发现睡莲科祖先发生了一次基因组加倍事件,这个事件发生在大约1亿年前,是一个古老的基因组加倍。研究表明,睡莲基因组多倍化对睡莲的起源和广泛分布有贡献。
  睡莲有花色和花香,科研团队还通过基因组研究了其花器官发育ABCE模型以及花色花香的合成途径,揭示了早期被子植物的一些进化特征。研究人员通过比较自然变异的白色花瓣与蓝色花瓣的转录组,发现两个重要基因是编码蓝色花瓣合成途径的关键酶。
  有关专家表示,睡莲基因组研究成果加深了人们对多倍化的认识,是被子植物演化研究的一个重要标志性工作。该研究所取得的新突破,对我国观赏园艺领域物种起源演化的基础研究具有重要的推动作用,也为其他园艺作物复杂基因组解析提供了借鉴。
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