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深圳市仙湖植物園聯(lián)合發(fā)布角苔基因組并解析植物登陸機(jī)制
深圳市中國(guó)科學(xué)院仙湖植物園、中科院植物研究所、福建農(nóng)林大學(xué)、比利時(shí)根特大學(xué)聯(lián)合發(fā)布角苔基因組并解析植物登陸的相關(guān)機(jī)制。該研究于2020年2月10日以長(zhǎng)文的形式在線發(fā)表于國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然-植物》，題為The hornwort genome and early land plant evolution。仙湖植物園劉陽研究員為并列第一作者，廖一穎博士、董珊珊博士分別參與細(xì)胞器基因組的注釋和相關(guān)分析、楊建芬研究員參與角苔組培材料的擴(kuò)繁等。張壽洲研究員為該文通訊作者之一。角苔是苔蘚類中唯一沒有完整解析高質(zhì)量參考基因組的類群，該研究彌補(bǔ)了這一空白。
苔蘚類包括苔、蘚和角苔三大分支，是現(xiàn)存最早的陸生植物，代表了植物演化過程中從水生到陸生的過渡類群。長(zhǎng)久以來關(guān)于早期陸地植物的起源與植物登陸一直存在諸多爭(zhēng)論和未解之謎。近年來，人們利用組學(xué)數(shù)據(jù)將早期陸地植物的系統(tǒng)位置爭(zhēng)論聚焦到了角苔類上。角苔類以其難解的系統(tǒng)位置，衍生與原始兼具的形態(tài)特征，以及其與細(xì)菌、真菌廣泛共生的特異現(xiàn)象而備受關(guān)注。
該研究利用第三代Nanopore測(cè)序數(shù)據(jù)和第二代Illumina測(cè)序數(shù)據(jù)，組裝得到了119 Mb的芽胞角苔(Anthoceros angustus)基因組，通過系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)分析進(jìn)一步確定了苔蘚類植物的單系性，并支持角苔類位于苔蘚類分支的最基部。研究發(fā)現(xiàn)，角苔可謂“輕裝上陣”，與其簡(jiǎn)單的形態(tài)結(jié)構(gòu)相匹配，具有一套低冗余度的小基因組。與之相對(duì)，與RNA編輯、UV耐受以及抗脫水等環(huán)境適應(yīng)相關(guān)的基因家族卻在角苔基因組中通過串聯(lián)重復(fù)獲得了擴(kuò)張。此外，角苔基因組還受益于從土壤細(xì)菌和真菌轉(zhuǎn)移而來的基因，豐富了它抗性響應(yīng)和代謝相關(guān)的基因組分。結(jié)合目前在其他苔蘚類植物中的相關(guān)報(bào)道，該研究認(rèn)為從土壤細(xì)菌和真菌中“借”基因來更好地適應(yīng)陸地環(huán)境是早期陸地植物的“通用”手段。
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