華大破譯金錢蒲基因組信息，為早期單子葉植物演化提供數(shù)據(jù)支撐
2023/07/13深圳新聞網(wǎng)2023年7月12日訊（記者 李旖露）我們熟知的水稻、小麥、玉米等糧食作物，在植物分類上都屬于單子葉植物。作為被子植物的第二大類群，單子葉植物分為77個科（家族）超過85000個物種，目前其基部類群的歸屬仍存在爭議。
近日，華大生命科學(xué)研究院團(tuán)隊破譯了早期單子葉植物金錢蒲的無缺口基因組信息，填補了早期單子葉植物基因組研究的空白，確定菖蒲目為現(xiàn)存其他單子葉類群的姐妹群，鑒定并解析了早期單子葉植物適應(yīng)水生生存環(huán)境的關(guān)鍵基因。該研究對于系統(tǒng)了解單子葉植物的演化具有重要意義，也為了解眾多作物抗水淹提供了新思路。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications）。
近年來，隨著分子系統(tǒng)學(xué)的興起和發(fā)展，不同學(xué)者基于分子生物學(xué)證據(jù)，將菖蒲科置于不同的系統(tǒng)位置。
本次研究對菖蒲類植物中的一個物種——金錢蒲進(jìn)行多平臺測序，構(gòu)建了高質(zhì)量的金錢蒲基因組圖譜（基因組組裝大小為399.8 Mb）。研究分析表明，金錢蒲所在的菖蒲目應(yīng)單獨成目，位于單子葉類群的最基部，和現(xiàn)存其他單子葉譜系互為姐妹群。
為解釋現(xiàn)有研究中系統(tǒng)位置的沖突，研究團(tuán)隊對金錢蒲進(jìn)行超長測序，組裝得到2.21Mb的線粒體基因組序列，這是迄今為止單子葉植物內(nèi)最大的線粒體基因組之一。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)其具有很高的突變率，共同解釋了現(xiàn)存線粒體分析的沖突問題。
全基因組復(fù)制事件（WGD），是植物演化適應(yīng)的重要驅(qū)動力。已有研究表明，除澤瀉目和菖蒲目以外的單子葉類群共同經(jīng)歷了一次WGD（命名為τ）。研究人員通過分析和比較驗證發(fā)現(xiàn)，金錢蒲所在的菖蒲目并未經(jīng)歷τ事件，僅經(jīng)歷一次譜系特異性WGD事件。這為后續(xù)了解單子葉類群祖先狀態(tài)提供了良好的模型。
通過對和水生適應(yīng)性相關(guān)的基因進(jìn)行鑒定，研究人員推測金錢蒲經(jīng)歷了水生適應(yīng)性演化，從而與其濕地或溪邊的生存環(huán)境相適應(yīng)。這些研究成果將有助于更好地理解單子葉植物的基因組進(jìn)化及濕地植物物種適應(yīng)性，也為了解水稻等作物適應(yīng)水生生境提供了新思路。
記者了解到，華大于2002年發(fā)表首個作物水稻基因組以來，累計完成超過500種植物基因組的測序及發(fā)表，占全世界植物基因數(shù)據(jù)的36%，對全世界植物科學(xué)研究起到重要貢獻(xiàn)。
（圖片由華大集團(tuán)提供）