清華新聞網(wǎng)6月19日電 近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院和清華-伯克利深圳學(xué)院教授黃來強(qiáng)團(tuán)隊(duì)參與中國(guó)林業(yè)科學(xué)院亞熱帶林業(yè)研究所汪陽(yáng)東研究員團(tuán)隊(duì),、福建農(nóng)林大學(xué)劉仲健教授團(tuán)隊(duì)等的合作研究,，在《自然·通訊》（Nature Communications）發(fā)表題為“山蒼子基因組和樟科的進(jìn)化”（The Litsea Genome and the Evolution of the Laurel Family）的重要成果，公布首個(gè)山蒼子全基因組染色體水平高質(zhì)量的圖譜,，揭示樟科進(jìn)化和精油合成分子機(jī)制,。
山蒼子是樟科植物的代表種之一。樟科植物隸屬木蘭類分支樟目,，是我國(guó)南方重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)樹種,，全國(guó)約有20屬，423種,，富含單萜化合物如樟腦,、桉葉油醇、檸檬醛等為主要成分的精油,，在材用,、藥用、香料、醫(yī)藥上都有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,。樟科花小,、花序形態(tài)多樣、存在雙性花和單性花,，使得其形態(tài)演變及進(jìn)化位置研究困難,；樟科特殊香味關(guān)鍵組分單萜化合物的合成機(jī)理尚不清楚。
該研究對(duì)山蒼子的基因組測(cè)序獲得了大小為1.37G,，contig N50為607.34 kb的基因組,，運(yùn)用Hi-C技術(shù)，進(jìn)一步將基因組錨定到24條染色體,，錨定率94.56%,，Scaffold N50達(dá)到1.76 Mb，獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良的山蒼子基因組圖譜,。為開展樟科形態(tài)演變和香味合成的分子基礎(chǔ)研究,，對(duì)樟科在中國(guó)分布的20屬47代表種進(jìn)行了低蓋度基因組測(cè)序，16個(gè)屬23代表種進(jìn)行了混合組織和花苞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,?；谏缴n子基因組圖譜和樟科各屬代表種組學(xué)信息，首先揭示了不完全譜系分選對(duì)木蘭類與單雙子葉植物分化起重要作用,，為樟科復(fù)雜的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系提供了新的證據(jù),；基因組復(fù)制事件(WGD)表明，山蒼子發(fā)生了兩次WGD事件,，古老的一次發(fā)生在樟目和木蘭目分化前,，近一次發(fā)生在樟科內(nèi)部分化之時(shí)。
樟目物種全基因組復(fù)制事件
同時(shí),，團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了樟科各代表屬系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系,，提供了樟科花序從總狀花序、圓錐花序向傘形花序演變的分子證據(jù),，以及樟科從單性花到兩性花的性別分化過程中重要的調(diào)控基因,。
樟科花結(jié)構(gòu)的演化
該研究進(jìn)一步揭示了單萜合成酶基因家族mono-TPS在樟科發(fā)生了顯著擴(kuò)張，對(duì)樟科單萜化合物的多樣性形成起到了重要作用,，并通過瞬時(shí)過表達(dá)和酶活實(shí)驗(yàn),，鑒定了調(diào)控山蒼子關(guān)鍵單萜化合物合成的關(guān)鍵基因。
山蒼子萜類合成酶系統(tǒng)發(fā)育分析及功能驗(yàn)證
該研究成果構(gòu)建了山蒼子的全基因組高質(zhì)量染色體圖譜,，為樟科的進(jìn)化,、花形態(tài)演變提供了分子證據(jù)，解析了樟科植物特有香味關(guān)鍵化合物合成的分子遺傳基礎(chǔ),，對(duì)揭示樟科植物的生物學(xué)特性,、促進(jìn)其應(yīng)用推廣及遺傳育種具有重要意義,。
中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所研究員汪陽(yáng)東，福建農(nóng)林大學(xué)教授,、清華深圳國(guó)際研究生院兼職教授劉仲健等為該論文的通訊作者,。清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院和清華-伯克利深圳學(xué)院教授黃來強(qiáng)及其博士后劉可為均為該論文的作者，其中劉可為是共同第一作者,。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-15493-5
供稿：深圳國(guó)際研究生院
編輯：李晨暉
審核：程曦
