近期，內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)校蒙古高原生物多樣性保護(hù)與可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成員、我校生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李永教授團(tuán)隊(duì)在進(jìn)化生物學(xué)領(lǐng)域期刊“Plant Diversity”上發(fā)表最新研究成果“Multi-omics analyses provide insights into the evolutionary history and the synthesis of medicinal components of the Chinese wingnut”。
楓楊是胡桃科中具有重要藥用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的樹種。由于缺乏高質(zhì)量的參考基因組，楓楊的基因組學(xué)和育種研究受到限制。本研究完成了楓楊的高質(zhì)量染色體級(jí)基因組組裝，并通過多組學(xué)分析揭示了其進(jìn)化歷史和藥用成分的合成途徑。楓楊基因組近完成圖總長(zhǎng)度521.12 Mb，是迄今為止所報(bào)道的楓楊基因組中最高質(zhì)量的基因組組裝。楓楊基因組中含有較高比例的轉(zhuǎn)座元件及豐富的基因家族。通過比較基因組學(xué)證實(shí)楓楊與青錢柳大約在1169萬(wàn)年前出現(xiàn)分化，胡桃科中果實(shí)有翅組與無翅組大約于1366萬(wàn)年前分化。在楓楊基因組中發(fā)現(xiàn)了與根部生長(zhǎng)相關(guān)的LBD基因家族顯著擴(kuò)張，這可能與其適應(yīng)洪水環(huán)境有關(guān)，同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)胡桃科果實(shí)有翅組中與厭氧呼吸有關(guān)的基因家族明顯擴(kuò)張，這些可能提高了有翅組應(yīng)對(duì)水淹脅迫的能力。研究通過轉(zhuǎn)錄組和代謝組分析，鑒定了楓楊中與合成d-檸檬烯、α-蒎烯、3-蒈烯和石竹烯等萜類揮發(fā)物相關(guān)的候選基因，這些揮發(fā)物增強(qiáng)了楓楊在河岸分布時(shí)抵御食草昆蟲的能力。這項(xiàng)研究為楓楊研究提供了重要的遺傳資源，揭示了其進(jìn)化機(jī)制，并識(shí)別了與萜類揮發(fā)物合成相關(guān)的關(guān)鍵基因，為未來的藥用開發(fā)和生態(tài)保護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（32360307）、內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2023MS03031）、內(nèi)蒙古草原英才（3211002406）和林木遺傳育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（TGB2021004）的支持。
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468265924000490
