Nature Plants:最進化的裸子植物買麻藤基因組測序完成

2021-02-22 植物生物學

近日，Nature Plants 以「A genome for gnetophytes and early evolution of seed plants」為題，發表買麻藤的基因組測序的基因組測序結果。該項目由中科院仙湖植物園深圳市南亞熱帶植物多樣性重點實驗室王曉明團隊，諾禾致源，比利時根特大學Yves Van de Peer團隊，中國科學院武漢植物園中-非聯合研究中心王青鋒團隊等聯合完成。

買麻藤植物是一種裸子植物，被認為是被子植物的原始近源種。在形態上具有許多被子植物的特徵或者向被子植物過度的特徵。買麻藤孢子葉球單性，異株，稀同株；大孢子葉球，各具2層蓋被，外蓋被極厚，是由2個蓋被片合生而成，內蓋被是外珠被，珠被的頂端延長成珠孔管，不形成頸卵器，這是裸子植物中的例外情況，可稱之為「沒有頸卵器的頸卵器植物」。買麻藤胚的發育無游離核階段，具有發達的胚足、 胚軸和2枚子葉，在配子體中，雖可有數個卵核同 時受精，但最後只有1個胚發育成熟。種子核果狀， 包於紅色或桔紅色肉質假種皮中，胚乳豐富。這些特徵是裸子植物中最進化的性狀。所以買麻藤綱是裸子植物中最進化的類群。

同時，這些特徵引起了植物領域對於在種子植物中如何在起源、進化和系統分類上放置買麻藤植物的位置產生了許多爭議。

因此，為了增加對買麻藤植物的進化關係以及與其他植物關係的了解，研究人員構建了高質量的買麻藤植物基因組序列圖譜。利用新一代高雜合性基因組組裝技術對買麻藤進行了測序，研究人員組裝了大於4Gb的序列數據，其中蛋白編碼基因約有27,491 個。研究人員同時在內含子結構，逆轉座子等多個方面對買麻藤與其他被子植物的基因組進行了比較。該研究為種子植物進化與功能基因組研究提供了重要的序列依據，具有重要的意義。

Fig. 1 | Morphological variation and geographical distribution of gnetophytes and some other gymnosperms. Top, left to right, female cones of G. montanum, male cones of W. mirabilis and female cones of E. equisetina. Scale bars, 5 cm. Bottom, pantropical distribution of the three gnetophyte genera, compared with three conifer species that are most abundant at higher latitudes and altitudes. The range of genomes sizes (1C-values) found in the three genera comprising gnetophytes and the three conifer species are also shown (data taken from http://data.kew.org/cvalues/ and unpublished data).

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