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早期陆地植物角苔基因组及植物登陆的分子机制

2020-08-22 09:23:08 作者:陈主任 来源:东莞盛泽亲子鉴定咨询中心 阅读量:70

中国科学院植物研究所陈之端团队、福建农林大学刘仲健团队、深圳仙湖植物园张寿洲团队、比利时根特大学Yves Van de Peer团队在国际植物学期刊《Nature Plants》上合作发表了题为The hornwort genome and early land plant evolution的最新研究成果。该研究报道了第一个高质量的角苔参考基因组,并深入揭示了角苔基因组独有的特征及这一类群对陆地环境的适应机制。

苔藓类包括苔、藓和角苔三大分支,是现存最早的陆生植物,代表了植物演化过程中从水生到陆生的过渡类群。长久以来关于早期陆地植物的起源与植物登陆一直存在诸多争论和未解之谜。近年来,人们利用组学数据将早期陆地植物的系统位置争论聚焦到了角苔类上。角苔类以其难解的系统位置,衍生与原始兼具的形态特征,以及其与细菌、真菌广泛共生的特异现象而备受关注。

本研究利用三代测序的Nanopore数据和二代测序的Illumina数据,得到了119 Mb的芽胞角苔(Anthoceros angustus)基因组组装结果,并通过系统发育基因组学分析进一步确定了苔藓类植物的单系性,并支持角苔类位于苔藓类分支的最基部。研究发现,角苔可谓“轻装上阵”,与其简单的形态结构相匹配,具有一套低冗余度的小基因组。与之相对,与RNA编辑、UV耐受以及抗脱水等环境适应相关的基因家族却在角苔基因组中通过串联重复获得了扩张。此外,角苔基因组还受益于从土壤细菌和真菌转移而来的基因,丰富了它抗性响应和代谢相关的基因组分。结合目前在其他苔藓类植物中的相关报道,本研究认为从土壤细菌和真菌中“借”基因来更好地适应陆地环境是早期陆地植物登陆过程中的“通用”手段。

中国科学院植物研究所张剑助理研究员、付新星博士、李睿琦助理研究员、武汉大众源生科技服务有限公司赵翔博士、深圳仙湖植物园刘阳研究员、福建农林大学李明河副教授、比利时根特大学Arthur Zwaenepoel博士为本文的共同第一作者;中国科学院植物研究所陈之端研究员、福建农林大学刘仲健教授、深圳仙湖植物园张寿洲教授、比利时根特大学Yves Van de Peer教授为共同通讯作者。该研究工作得到了中国科学院和系统与进化植物学国家重点实验室、国家自然科学基金、深圳仙湖植物园、福建农林大学兰科植物保护和利用国家林草局重点实验室的资助。

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