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生物通报道：来自美国宾州州立大学Huck生命科学研究院，复旦大学生命科学研究院等处的研究人员完成了一项高分辨率的系统发育基因组学分析研究，从中识别了裸子植物和被子植物的全基因组倍增（Whole-genome duplication）现象，提出植物的基因组早在几亿年前就起源了，比之前预计的早了2亿年。这一研究成果公布在昨天出版的Nature杂志上。

这项研究由宾州大学Claude W. dePamphilis教授实验室，复旦大学马红教授实验室共同完成，其中马红教授早年毕业于中国科技大学，1983年进入麻省理工学院攻读博士学位，2002年任宾州州立大学教授，2008年任复旦大学生科院院长，是复旦大学“****”引进人才。这位国际著名植物发育学家曾发现了植物第一个编码G蛋白亚基，同时也是花同源异型框基因的共同发现者，近年来他着重研究植物生殖发育的分子机制，包括减数分裂和花粉发育。今年他当选了美国科学促进会会士。

基因倍增(Gene duplication)被认为是进化的加速器，这种基因重复是基因通过不等交换、逆转录转座或全基因组重复等途径产生一个与原基因相似的基因或碱基序列。古老的基因组倍增事件已经在多个物种中被确定，包括酵母、脊椎动物以及拟南芥等，这些基因组倍增对研究基因组的进化具有重要影响，在多倍体化及随后的基因丢失、染色体重排等的物种分化中扮演了重要角色。

在这篇文章中，研究人员通过基因系统进化分析方法分析了9种已知的植物基因组和数百万个开花植物新序列，发现在开花植物的历史上，发生了一个或数个重大突变，并为它们日后的多样性做了铺垫。更值得注目的是，这些重大变化是由同一机制引起的，并非个别因素。

而且研究人员还发现了两个远古时期植物基因组的重大事件，一个是是3.2亿年前种子植物祖先的多倍现象，另外一个就是1.92-2.1亿年前被子植物的多倍现象，这几乎比以前估测的早了2亿年。这种基因组倍增的现象为以后开花植物的多样性起了铺垫作用，从而有利于之后的被子植物克服恶劣环境。

这一研究组之前还成功绘制出了番木瓜的首张基因组草图，研究成果也发表在Nature杂志上，是继拟南芥、水稻、白杨和葡萄之后，科学家迄今破译的第五种被子植物（即开花植物）的基因组序列，将为研究开花植物的进化提供新信息。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Ancestral polyploidy in seed plants and angiosperms

Whole-genome duplication (WGD), or polyploidy, followed by gene loss and diploidization has long been recognized as an important evolutionary force in animals, fungi and other organisms1, 2, 3, especially plants. The success of angiosperms has been attributed, in part, to innovations associated with gene or whole-genome duplications4, 5, 6, but evidence for proposed ancient genome duplications pre-dating the divergence of monocots and eudicots remains equivocal in analyses of conserved gene order. Here we use comprehensive phylogenomic analyses of sequenced plant genomes and more than 12.6 million new expressed-sequence-tag sequences from phylogenetically pivotal lineages to elucidate two groups of ancient gene duplications—one in the common ancestor of extant seed plants and the other in the common ancestor of extant angiosperms. Gene duplication events were intensely concentrated around 319 and 192 million years ago, implicating two WGDs in ancestral lineages shortly before the diversification of extant seed plants and extant angiosperms, respectively. Significantly, these ancestral WGDs resulted in the diversification of regulatory genes important to seed and flower development, suggesting that they were involved in major innovations that ultimately contributed to the rise and eventual dominance of seed plants and angiosperms.

作者简介：

马红

1978-1979年就学中国科技大学生物系；

1980年被中科大送到美国费城Temple大学留学，1983年获学士学位；

1983年进入麻省理工学院生物系攻读博士，导师：David Botstein，1988年获博士学位；

1988-1990年在加州理工学院生物系做博士后，导师：Elliot Meyerowitz；1990-1998年在冷泉港实验室担任PI；

1998-2002年在宾州州立大学担任副教授；

2002-2008年在宾州州立大学担任教授；

2008年至今，任复旦生命科学学院院长。

主要研究方向：
用植物分子遗传学、发育生物学、细胞生物学、基因组学和进化生物学、和生物信息学等手段, 研究花发育分子机理及进化、雄性育性的分子调控、减数分裂基因功能、DNA 修复和重组基因的功能和分子进化、以及基因家族进化和功能及基因组的关系。

获奖情况：
曾获杰出青年奖（B类），王宽诚奖，Faculty Scholars Medal in Life and Health Sciences ，NIH Senior Fellowship ，The John Simon Guggenheim Memorial Foundation Fellowship 等。