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BMC Biology

花匠小妙招
2025-09-02 02:17

浙江大学张亮生教授课题组在《BMC Biology》期刊上在线发表了题为“Genome and whole‑genome resequencing of Cinnamomum camphora elucidate its dominance in subtropical urban landscapes》的研究论文。

香樟是原产东亚地区的著名常绿阔叶乔木，具有重要的经济、生态和文化价值，其木材耐久防腐、根叶可提取樟脑用于制造香料和药品等，还被赋予吉祥、长寿和平安的象征意义。与大多数常绿樟科物种分布局限于热带地区不同，香樟可广泛应用于亚热带城市景观中，在固碳和缓解全球气候变化方面发挥关键作用。然而，目前对于香樟为何在亚热带城市景观中占优势地位的演化和机制了解甚少。

该研究利用PacBio和HiC测序技术组装和注释了大小为680.79 Mb的高质量香樟（Cinnamomum camphora，选择一株500年湖北武穴古香樟树）参考基因组（2n = 24），并对75个香樟个体进行了全基因组重测序，构建了香樟基因多样性数据集。通过对香樟和其近缘物种牛樟进行比较基因组学分析，发现香樟在环境适应性方面较牛樟（C. kanehirae）具有明显优势，特别是对低温环境的响应能力，并鉴定了关键候选基因，从而揭示了香樟成为亚热带城市景观中优势树种的奥秘。该研究对于解析香樟在亚热带地区的适应性进化和优势地位具有重要意义，也为扩大常绿阔叶树的应用范围、加速其遗传改良提供了丰富的基因资源。

图1 香樟与牛樟为研究常绿阔叶乔木分布差异的理想对比材料（亲缘近但生态位分化）

本研究通过基因组和全基因组重测序分析获得了宝贵的香樟多样性数据集，结合转录组、代谢组和已发表的数据，将香樟和与其生态位存在明显分化的近缘种牛樟进行比较基因组学分析，发现香樟较牛樟在环境适应性方面具有明显优势。香樟可通过调节昼夜节律和苯丙素代谢的关键基因来增强对低温的响应能力。此外，香樟中萜类合酶（TPS）基因通过串联复制和基因簇形成来增强其防御响应。通过系统进化、遗传结构和主成分分析将75个香樟重测序个体分为两组，其中园林应用更广泛的香樟群体中上述关键基因受到选择，证实了增强环境适应性可能是推动香樟栽培育种和分布优势的主要动力。

图2揭示香樟在亚热带城市景观中具分布优势原因的研究模型

浙江大学园林研究所博士后李丹青、台州学院高等研究院副教授林汉扬和浙江大学副研究员王秀云为论文第一作者，张亮生教授为通讯作者，夏宜平教授、赵云鹏教授和华南农业大学周筱帆教授参与了本研究。

浙江大学张亮生教授课题组主要从事园艺植物（花卉）基因组学及优异基因资源挖掘和利用研究，聚焦花卉重要性状形成的关键基因挖掘和利用。已解析睡莲、油菜、杜鹃、洋桔梗、茉莉花和香樟基因组，挖掘了花色花香形成和环境适应性增强的关键基因；近五年来在Nature、Plant Biotechnology Journal等高水平期刊上以通讯（含共同）或第一作者发表研究和综述论文20余篇。

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