基因测序揭示进化之谜
被子植物分为四大核心分支 ， 即ANA被子植物基部类群、木兰类植物、单子叶植物和真双子叶植物 。 尽管目前已有很多相关数据 ， 但木兰类植物、单子叶植物和真双子叶植物三大支系间的系统发育关系尚不明确 。
马兜铃属在木兰类植物中可谓“独具一格” ， 除花极其特化外 ， 该植物还发展出具有欺骗性的传粉系统 。
该论文第一作者、中科院植物所博士研究生秦刘玉告诉《中国科学报》 ， 马兜铃属植物不像多数植物靠花蜜和花粉作为报酬吸引昆虫传粉 ， 而是通过散发独特的花气味诱惑昆虫进入花内 ， 再利用独特花形和结构充当陷阱“捕获”传粉者 ， 而传粉者在特定时间内只能进不能出 ， 只有在传粉者完成传粉且花药成熟后 ， 携带花粉的传粉者才被释放 。
鉴于马兜铃属植物的进化位置、花形态的独特性 ， 以及备受争议的药用价值 ， 科研人员希望在它身上找到被子植物进化研究的重要突破口 。 “获得流苏马兜铃基因组 ， 可以解决木兰类植物的系统位置等问题 。 此外 ， 我们希望利用这一基因组了解马兜铃酸的合成途径等 ， 以期理解马兜铃酸合成的区域和发育阶段 ， 或许可以帮助人们将不含有马兜铃酸的组织部位作为药用 。 ”焦远年说 。
在对被子植物主要类群的代表物种进行基因组结构比较后 ， 研究人员发现 ， 木兰类植物和单子叶植物共享了一次染色体的相互易位事件 ， 而真双子叶植物则缺失这一演化的特征 。
“植物基因组在进化过程中通常会发生染色体的断裂、融合、交叉互换等多种结构变异 。 染色体相互易位也是其中的一种变异类型 ， 是指两条染色体分别发生一次断裂 ， 相互交换片段后又发生重组 。 ”焦远年解释道 。
研究人员认为 ， 这一结果支持了木兰类植物和单子叶植物可能互为姐妹群 ， 而真双子叶植物在二者分化之前就已经形成 。
此外 ， 利用这一高质量参考基因组 ， 研究人员进一步挖掘了马兜铃花发育和次生代谢产物合成相关的遗传基础 ， 发现花发育相关的同源基因冗余度极低 ， 鉴定的所有花发育相关的基因均只有一个拷贝 ， 不存在重复基因 。
不仅如此 ， 流苏马兜铃花发育相关基因的序列、结构和表达模式均较为保守 ， 与无油樟、拟南芥等物种较为一致 。 研究人员认为 ， 流苏马兜铃花特化的形成可能与相关基因特定的表达模式及其下游调控网络的变化有关 。
“课代表”候选者
模式植物对于开展遗传分析等研究至关重要 ， 一般要求具有生命周期短、易繁殖、适宜实验室培养等特征 。 找到并研究植物中的这些“课代表” ， 对于摸清“全班同学”的状况具有重要意义 。
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