中国林业科学研究院:树蕨基因组为其进化提出了新视角

【字体: 时间:2022年07月27日 来源:Nature Plants

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  研究人员首次描述了桫椤的基因组排列,这为蕨类植物的进化提供了新的视角。

  

近日,我院李全梓研究员的团队联合国内外多家科研单位在Nature Plants上发表了题为《The flying spider-monkey tree fern genome provides insights into fern evolution and arborescence》的封面文章,我院今年即将毕业的博士研究生黄雄为共同第一作者。文章首次报道桫椤的基因组,填补树蕨植物基因组的空缺,为植物进化提供重要参考基因组,在树蕨植物进化和树干发育分子基础研究方面取得重要进展。

 

 

 


    论文的主要内容:一是完成了树蕨基因组组装及注释。本研究组装了桫椤(Alsophila spinulosa)基因组大小为6.2 Gb是蕨类植物中第一个染色体水平的组装(图1a基因组分析鉴定到2WGD事件,导致大量重复序列的产生(图1b);重测序分析鉴定到2次瓶颈事件,导致群体数量骤减(图1c)。

 

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桫椤基因组组装及分析

    二是开展了树蕨树干发育及木质素研究。桫椤木质部中大部分细胞为管胞,壁梯纹加厚且管胞形状不规则并且排列紧密,证明其可能具有支持功能。木质部中含有较高的木质素含量,以G型为主,与CAld5H基因的表达量极低有关。同时鉴定到2VND基因在木质部中显著上调表达,可能是管胞次生壁加厚的重要调控因子。

 

    三是完成了树蕨次生代谢物质的鉴定与合成。从茎干中分离纯化得到一对新的对映异构体,命名为(−)-alsophilin(+)-alsophilin,均有非常好的抗氧化活性,具有潜在的药用和保健品开发价值。进一步解析其生物合成途径,最终构建以苯丙氨酸为起始的合成木质素、黄酮和聚酮类化合物的代谢网络(图2)。

 

桫椤木质素、黄酮和聚酮类物质合成途径

 

    论文链接: https://www.nature.com/articles/s41477-022-01146-6


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