木兰类 (Magnoliids)内部以及它与单双子叶植物之间的系统发育关系一直是研究热点。香樟 (Cinnamomum camphora) 属于木兰类樟目 (Laurales),是中国重要的经济树种,具有未分化为花瓣和萼片的花被片。对其全基因组测序和比较基因组分析,解释香樟性状分子调控机制,有助于进一步了解木兰类植物的起源以及基部被子植物花器官进化。
2021年11月17日,福建农林大学邹双全研究员团队和刘仲健教授团队合作在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“The camphor tree genome enhances the understanding of magnoliid evolution”的研究论文。该研究完成了香樟全基因组测序和木兰类物种比较基因组分析,揭示了香樟花发育的分子调控机制以及木兰类植物进化。
该研究完成了香樟染色体水平的高质量基因组组装。基因组系统发育分析主要支持木兰类是双子叶植物的姐妹类群。全基因组进化分析表明,木兰类最先分化的物种黑胡椒独自经历了一次全基因组复制 (whole genome duplication, WGD) 事件;鹅掌楸和樟目分化后,鹅掌楸发生一次特有的WGD事件;樟科和柳叶腊梅的共同祖先共享一次古老的WGD事件。此后,柳叶腊梅独自经历一次WGD事件,而樟科的祖先在该家族快速分化之前经历一次WGD事件。
木兰类系统发育分析和香樟花器官发育模型
通过比较樟科物种和无油樟的MADSc类基因,发现与花发育相关基因的扩增或丢失可能导致樟科和无油樟花形态差异。香樟花发育相关基因的表达量分析和QT-PCR验证揭示早期被子植物中花器官广泛的活跃祖先ABCDE模型。此外,香樟单萜合成的关键基因扩张揭示香樟枝叶富含精油,这为研究人员开发高精油含量的香樟品种提供了遗传资源。
福建农林大学博士生孙维红为该论文第一作者,邹双全研究员和刘仲健教授为共同通讯作者。相关工作得到福建省科技创新领军人才专项资金、福建省林业科技项目和福建省林业科技推广项目的资助。
论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.jgg.2021.11.001
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