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“活化石”植物蘇鐵基因組圖譜發(fā)布

發(fā)布時(shí)間:2022-04-20 11:09:00來源: 中國新聞網(wǎng)

  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(簡稱:華大)19日稱,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(xiàn)存最古老的種子植物,大約起源于3億年前,在侏羅紀(jì)時(shí)代達(dá)到最盛期,曾與恐龍一起稱霸整個(gè)地球。目前,蘇鐵被世界自然保護(hù)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(hù)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(jì)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)萬種植物基因組計(jì)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(xiàng)目。

  該研究團(tuán)隊(duì)基于現(xiàn)存蘇鐵目339種植物的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),重建了蘇鐵類自身的系統(tǒng)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(xiàn)存蘇鐵的多樣化同步發(fā)生于距今1100至2000萬年之間,是中新世以來氣候劇烈變化的結(jié)果。

  研究發(fā)現(xiàn),伴隨著種子植物起源,許多關(guān)鍵創(chuàng)新性狀如種子發(fā)育、花粉、次生生長相關(guān)的基因家族均發(fā)生了創(chuàng)新或擴(kuò)張。在種子植物的祖先節(jié)點(diǎn)共發(fā)現(xiàn)663個(gè)新獲得的基因家族和368個(gè)擴(kuò)張的基因家族,推斷現(xiàn)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(fù)制事件。

  同時(shí),研究團(tuán)隊(duì)在攀枝花蘇鐵基因組中發(fā)現(xiàn)一種細(xì)胞毒素蛋白基因(fitD),該基因起源于細(xì)菌,通過水平基因轉(zhuǎn)移的方式轉(zhuǎn)移到真菌和蘇鐵中。基于蘇鐵類339個(gè)物種轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),研究發(fā)現(xiàn)該毒素蛋白只在蘇鐵中存在,且在蘇鐵種子和根部高表達(dá),目前尚未在其它植物中發(fā)現(xiàn)。

  據(jù)深圳仙湖植物園張壽洲教授介紹,本次發(fā)現(xiàn)的毒性蛋白能夠殺死一些常見昆蟲,如棉鈴蟲、小菜蛾等,目前已通過基因重組技術(shù)將其成功應(yīng)用于棉花,事實(shí)證明其殺蟲效率比現(xiàn)有抗蟲棉更高,可在棉花種植中進(jìn)行推廣。(完)

(責(zé)編: 陳濛濛)

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