“活化石”植物蘇鐵基因組圖譜發(fā)布
中新網(wǎng)深圳4月19日電 (鄭小紅 董宇桐)深圳華大生命科學(xué)研究院(簡(jiǎn)稱(chēng):華大)19日稱(chēng),華大聯(lián)合多家科研單位完成蘇鐵基因組解析工作,并發(fā)布蘇鐵完整基因組圖譜。《自然—植物》(Nature Plants)18日以封面文章發(fā)表該研究成果,這代表種子植物基因組演化研究中的最后一塊拼圖已順利完成。
蘇鐵作為一種“活化石”植物,是地球上現存最古老的種子植物,大約起源于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。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,是中國國家一級重點(diǎn)保護植物。
作為最原始的種子植物,蘇鐵具有重要的科學(xué)價(jià)值、生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟價(jià)值。然而,蘇鐵分支一直缺少完整的基因組圖譜。
2017年,華大啟動(dòng)萬(wàn)種植物基因組計劃,同年,華大、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。
該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至2000萬(wàn)年之間,是中新世以來(lái)氣候劇烈變化的結果。
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。
同時(shí),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。基于蘇鐵類(lèi)339個(gè)物種轉錄組數據,研究發(fā)現該毒素蛋白只在蘇鐵中存在,且在蘇鐵種子和根部高表達,目前尚未在其它植物中發(fā)現。
據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。(完)
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