近日，科學(xué)家完成蘇鐵基因組解析工作，發(fā)布蘇鐵完整基因組圖譜，這意味著(zhù)種子植物基因組演化研究中的最后一塊拼圖已順利完成。4月18日，《自然-植物》（Nature Plants）以封面文章發(fā)表該研究成果。據悉，該研究成果數據公開(kāi)共享，全球科學(xué)家可免費下載使用。

　　蘇鐵是地球上現存最古老的種子植物，是著(zhù)名的“活化石”植物。它的起源可以追溯到大約3億年前，在侏羅紀時(shí)代達到最盛期，曾與恐龍一起稱(chēng)霸整個(gè)地球。

　　蘇鐵經(jīng)歷過(guò)兩次大滅絕、數輪冰川期等諸多考驗，在這個(gè)星球上存活了億萬(wàn)年，今天卻已處于瀕危邊緣。目前，蘇鐵被世界自然保護聯(lián)盟紅色名錄列為極度瀕危物種，也是我國國家一級重點(diǎn)保護植物。2008年，中國政府主導完成的第一個(gè)“珍稀瀕危植物回歸”項目，便是關(guān)于蘇鐵保護。

　　據了解，作為最原始的種子植物，蘇鐵被譽(yù)為“植物界的大熊貓”。然而，蘇鐵的基因組較大，結構復雜，為科學(xué)研究工作增添不少難度。現存最原始種子植物中，僅蘇鐵分支一直缺少完整的基因組圖譜。

　　2017年，深圳華大生命科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)華大研究院）、深圳市仙湖植物園、中科院昆明植物所聯(lián)合發(fā)起蘇鐵基因組項目。華大研究院劉歡研究員介紹，該項目選取蘇鐵類(lèi)最基部的類(lèi)群、同時(shí)也是中國特有的古老殘遺種-攀枝花蘇鐵作為測序材料，吸引了植物學(xué)領(lǐng)域國際頂級專(zhuān)家加入，最終由國內外22個(gè)機構，60多名科學(xué)家共同參與完成，研究成果數據公開(kāi)共享，全球科學(xué)家可免費下載使用。

　　研究團隊基于現存蘇鐵目339種植物的轉錄組數據，重建了蘇鐵類(lèi)自身的系統發(fā)育關(guān)系，確定了蘇鐵演化的完整歷史。分子鐘分析表明，現存蘇鐵的多樣化同步發(fā)生于距今1100萬(wàn)年至2000萬(wàn)年之間，是中新世以來(lái)氣候劇烈變化的結果。

　　此外，關(guān)于裸子植物的共同祖先是否經(jīng)歷了全基因組加倍事件一直存在爭議。研究發(fā)現，伴隨著(zhù)種子植物起源，許多關(guān)鍵創(chuàng )新性狀如種子發(fā)育、花粉、次生生長(cháng)相關(guān)的基因家族均發(fā)生了創(chuàng )新或擴張。在種子植物的祖先節點(diǎn)共發(fā)現663個(gè)新獲得的基因家族和368個(gè)擴張的基因家族，推斷現存裸子植物的最近共同祖先可能經(jīng)歷了一次古老的全基因組復制事件。

　　研究還發(fā)現，蘇鐵種子的毒性雖限制了蘇鐵的食用功能，但其仍能發(fā)揮出重要的社會(huì )效益。研究團隊在攀枝花蘇鐵基因組中發(fā)現一種細胞毒素蛋白基因（fitD），該基因起源于細菌，通過(guò)水平基因轉移的方式轉移到真菌和蘇鐵中。深圳仙湖植物園張壽洲教授介紹，“本次發(fā)現的毒性蛋白能夠殺死一些常見(jiàn)昆蟲(chóng)，如棉鈴蟲(chóng)、小菜蛾等，目前已通過(guò)基因重組技術(shù)將其成功應用于棉花，事實(shí)證明其殺蟲(chóng)效率比現有抗蟲(chóng)棉更高，可在棉花種植中進(jìn)行推廣。此外，該毒性蛋白的植物性來(lái)源，也使其對玉米等農作物具有更安全、更高的保護性。”（劉傳書(shū)）