Mol. Biol. Evol. | 一次被忽略的葫蘆科多倍化事件

歡迎點擊「植物科學最前沿」↑關注我們！

近日，Molecular Biology and Evolution在線發表華北理工大學王希胤課題組題為「An overlooked paleo-tetraploidization in Cucurbitaceae」的文章， 揭示了一次被忽略的葫蘆科多倍化事件。並指出：這一重大的進化事件，不幸被已發表的基因組測序工作所忽略。這很大程度是因為植物基因組的高度複雜性造成的，也可能是由於測序分析人員缺乏相關科研經驗。

葫蘆科有1000多種植物，有相當重要的生物學、經濟學和農學意義，是所有植物中排名第四位的經濟作物類群。近年來，科學家們在瓜類基因組的研究上取得了顯著進展，相繼進行了黃瓜、西瓜和甜瓜基因組的測序。課題組研究人員通過比較基因組學分析，對瓜類作物進行世界上第一個大規模比較基因組學的探索，深入解析了幾個代表物種基因組的結構和進化。通過構建物種和基因的系統進化、比較共有的同源基因，研究組取得了葫蘆科植物共有的全基因組加倍的一手證據。這使我們首次認識到一個出乎意料的成果，那就是這些葫蘆科植物有一個四倍體的祖先。這一事件大概發生在一億零七百萬年到一億零一千八百萬年前。這是在主要雙子葉植物共有的一次全基因組加倍造成一個六倍體祖先之後約兩千萬年發生的。

這一重大的進化事件，不幸被已發表的基因組測序工作所忽略。這很大程度是因為植物基因組的高度複雜性造成的，也可能是由於測序分析人員缺乏相關科研經驗。為此，課題組提出了一個進行複雜基因組分析的金標準，主要包含基因組同源分析點陣圖的構建、進化事件關聯的共線性基因分劃、重複基因分類、分子進化距離估計以及不同植物進化速率差異性的確定及校正等生物信息學分析流程。這一金標準的提出，或對未來進行的複雜基因組測序和分析起到重要的指導作用。

王希胤教授強調：「這些重複發生的基因組加倍事件是種子植物和開花植物的迅速分化，及其在地球上成功繁育擴張的原因；這也可能是植物比動物擁有更加複雜的基因組的主要因素；事實上，植物基因組發生更多加倍應是自然選擇的結果，因為它們必須生活在一個沒有遮掩的嚴酷環境中，忍受風吹雨打酷暑嚴寒；所以，為了適應不斷改變的環境，它們的基因組不得不發展相對快速的功能創新能力」。另外，王教授還指出：「多倍化後，植物常常產生成千上萬的重複基因、很多染色體重排，甚至整個基因組重新整合，還會產生大量的DNA突變；這為植物的功能創新提供不可勝數的機會。多倍化也解答了進化論的創立者查理斯－達爾文提出的不解之迷——開花植物為什麼在短短的數百萬年內迅速起源和繁衍」。

文章的第一作者為華北理工大學青年教師王金朋，共同作者有中國農業科學院蔬菜花卉研究所黃三文研究員、張忠華研究員。該研究得到了國家重大研發項目、國家自然科學基金面上項目、國家自然科學基金青年項目、河北省自然科學基金青年項目、河北省百人計劃、唐山市重點實驗室建設項目、華北理工大學國家自然科學基金培育項目等提供的經費支持。

王希胤課題組致力於基因組學和計算生物學研究，主要從事基因組學建模與分析；生物信息學軟體開發和資料庫構建；經濟與能源作物比較基因組學研究。承擔國家自然科學基金項目9項，國家重大研發項目子課題1項，國際聯合自然科學基金項目1項，省部級項目12項，市廳級項目10項。發表論文60餘篇，其中20篇發表在《Science》、《Nature》、《Nature Genetics》、《Nature Communications》、《Genome Research》、《Plant Cell》、《PNAS》、《Genome Biology》、《New Phytologist》、《Molecular Plant》等一流學術雜誌上。已被他引3300多次（止於2016年3月）。兩篇論文進入ESI高被引論文千分之一，9篇進入高被引論文百分之一。

點擊最下面「閱讀全文」進行查閱全文

您橫槍躍馬攻關課題，沒時間查新文獻，我替您查。

您朝九晚九（或更慘），沒空讀新文獻，我替您讀。

2017，讀文獻更輕鬆一點，植物科學我們更專注。