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足球分析师:铁线蕨基因组绘成 揭示“种子起源”

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新京报讯(记者周怀宗)近日,记者从中国农科院获悉,该院深圳农业基因组研究所联合国内外8家科研院所,首次绘制了染色体级别的铁线蕨基因组,揭示了蕨类植物孢子发育、真叶植物起源和种子演化、茉莉素信号通路进化等分子机制。相关研究成果发表在《自然-植物(Nature Plants)》上。

铁线蕨的生命周期。中国农科院供图

在自然界中,真蕨植物又和种子植物合称真叶植物。“真叶”也称为“大型叶”,它的出现,使得植物有了更大的体型,也有了更多进化的可能。上亿年前,真蕨植物和种子植物源于同一祖先。真蕨植物以孢子体和配子体均具有光合自养能力为主要特征,99%的真蕨植物为同型孢子真蕨。铁线蕨是其中具有代表性的同型孢子真蕨之一,常被当作模式生物进行研究。

在此次研究中,科研人员组装了铁线蕨基因组,获得首个铁线蕨高质量染色体级别参考基因组,拼接基因组达到4.83 Gb,覆盖了97.58%的基因组,染色体数目为30。

通过对真叶植物各进化节点的祖先基因推断,该团队首次发现真叶植物的最近共同祖先中,BRI1-BRL基因家族在真叶植物中发生过两次复制,从而形成了真叶植物共有的BRL2亚家族,以及种子植物中特异扩张的BRI1/BRL1-3亚家族。

研究人员通过代谢组学和转录组学数据分析发现,真叶植物BRI1-BRL基因家族在维管束分布丰富的叶柄和叶片中表达显著,该基因亚家族的扩张很可能与真叶维管系统的起源有关,是推动真叶植物维管系统复杂化、进而产生真叶的分子动力。

此外,研究人员还在铁线蕨中发现了两类茉莉素活性分子,并阐明了这两类活性分子及次生代谢物在体内的变化规律,解释了蕨类植物高抗虫性的原因。

编辑 张树婧

校对 赵琳

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