全基因组复制后亚基因组分化与功能创新:揭示蔷薇科Maleae植物的进化动力学与适应性成功

【字体: 时间:2025年09月30日 来源:The Plant Journal 5.7

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  来自研究团队的最新研究聚焦蔷薇科Maleae类群全基因组复制(WGD)后的进化机制。通过系统发育与共线性分析,揭示染色体断点作为局部基因丢失的热点区域,驱动亚基因组模糊化与基因保留偏好性,并发现转录因子和激素相关基因在多倍化事件中的保守性。该研究阐明了染色体重构、功能分化与表型创新的关联,为植物多倍体进化提供重要理论支撑。

  
全基因组复制(Whole-genome duplication, WGD)作为植物进化的重要驱动力,通过引发核型重组和亚基因组分化(gene fractionation)推动物种形成。本研究以蔷薇科(Rosaceae)Maleae类群为对象——该类群独特地经历了额外的WGD事件。通过系统发育(phylogenetic)和共线性分析(synteny analysis),发现染色体断点(chromosomal breakpoints)成为局部基因丢失的热点区域,导致同源基因(homoeologous)起源模糊化,并显著影响基因保留模式。
研究重建了蔷薇科各亚科(包括Dryadoideae、Rosoideae和Amygdaloideae)的核型进化历程,揭示了染色体数目减少和谱系特异性重排现象。值得注意的是,在多次多倍化事件中,转录因子(transcription factors)和激素相关基因(hormone-related genes)倾向于从古老WGD事件中被优先保留。
进一步转录组分析将苹果和枇杷等Maleae物种中WGD衍生基因分为三类表达模式组,其中富集激素通路的基因在木质化(lignification)和果实相关性状创新中发挥关键作用。这些发现揭示了染色体断点、偏倚性基因保留(biased retention)与功能分化(functional divergence)之间的相互作用,阐明了Maleae类群在蔷薇科内实现适应性成功的基因组与表型进化机制。
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