金粟蘭目基因組資訊被揭示 或可助解開達爾文“惱人之謎”

金粟蘭目基因組資訊被揭示 或可助解開達爾文“惱人之謎”

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科技日報訊 (記者颉滿斌)11月26日，《自然·通訊》線上發表了來自蘭州大學劉建全團隊的文章《四川金粟蘭基因組揭示被子植物早期分化曆程》，填補了核心被子植物最後一個主要分枝——金粟蘭目的基因組資訊，并對被子植物的早期演化曆程提供了更為翔實的證據。

被子植物是地球上分布範圍最廣、多樣化最高、适應性最強的陸生植物類群，極大地影響了其他生物類群的演化程序。然而，由于被子植物在早期經曆了快速的輻射進化，其内部演化關系遲遲未被解決，這一問題也被稱為達爾文的“惱人之謎”。

目前被子植物被劃分為無油樟目、睡蓮目、木蘭藤目和核心被子植物。無油樟目、睡蓮目、木蘭藤目是被子植物的基部類群，系統發育關系相對穩定，而核心被子植物包含了約99.95%的被子植物，又可被劃分為雙子葉、單子葉、木蘭類、金魚藻目和金粟蘭目5大類群，它們之間的演化關系一直存在争議。

近年來，随着各類群代表物種的全基因組測序相繼完成，其各自的進化曆程均有了可靠的證據。劉建全團隊在2020年首次報道了金魚藻和芡實的基因組，證明了核心被子植物内部存在廣泛的不完全譜系分選和雜交事件是導緻樹形沖突的主要原因。但是金粟蘭目一直未有基因組報道，其演化曆程以及整個核心被子植物的演化過程還有待深入分析。為此，該團隊再次利用Nanopore、Illumina和Hi-C技術，建構了第一個金粟蘭目植物(四川金粟蘭)的高品質染色體級别基因組，并使用多種分析方法對上述問題進行了深入的闡述。

通過使用多種系統發育基因組學分析，研究團隊進行串聯樹和溯祖樹的建構，同時評估長枝吸引、物種選擇和同源聚類方法等的影響，使用多套資料集合和多種分析方法，獲得了高可信度的拓撲結構，即金粟蘭目和木蘭類具有最近的親緣關系，且它們一起與金魚藻目+雙子葉植物構成姊妹關系，而單子葉植物是其他所有核心被子植物的姊妹枝。

同時，作者也發現了大量的基因樹或葉綠體樹與物種樹不一緻的情況，是以着重評估了不完全譜系分選(ILS)和雜交事件對此沖突的貢獻。

此外，本研究還鑒定了四川金粟蘭獨有的一次WGD事件，同時5大核心被子植物分枝的加倍事件都不共享；鑒定了花發育相關的基因家族，解析了其特有花器官的可能形成原因；鑒定了萜類合成和木質部形成相關的基因家族，為今後研究其簡單木質部形成和萜類物種合成通路演化提供了基礎。

該研究報道了高品質的四川金粟蘭基因組，填補了核心被子植物金粟蘭目的基因組資訊，并通過多種分析政策和方法，深入揭示了核心被子植物間的複雜演化曆程。該成果對于早期被子植物的起源、輻射進化以及适應性演化提供資料支撐和理論基礎。（颉滿斌）

來源： 科技日報