近日，中國科學院植物研究所研究員陳之端團隊與合作者完成了首個雙參染色體級別基因組和13個川續斷目植物轉錄組的組裝和注釋，揭示了高山植物雙參適應高海拔環境的基因組進化機制。相關研究成果發表于Horticulture Research。
高山生態系統由于其極端的環境、豐富的生物多樣性、及對氣候變化的高度敏感性而備受關注。與低海拔地區相比，高海拔地區具有氣溫低、含氧低、紫外線強的特點。由于全球變暖，一些高海拔植物的地理分布范圍正在快速縮小，川續斷目忍冬科植物雙參就是其中之一，是探究高山植物適應性進化和環境敏感性的理想材料。
陳之端團隊與合作者完成了首個雙參染色體級別基因組和13個川續斷目植物轉錄組的組裝和注釋。他們研究發現，包括雙參在內的川續斷目植物共享了一次發生在白堊紀晚期的全基因組加倍事件，加倍事件后雙參保留了相當數量的抗冷相關基因拷貝。同時，雙參中與應對低溫、缺氧、高輻射相關基因的表達量顯著高于其低海拔近緣物種金銀花。
通過對雙參和金銀花等5個高低海拔物種對的比較基因組分析，他們發現高山植物中與抗病相關的基因家族經歷了一致性的顯著收縮，且基因庫大小的減少主要集中在病原體識別相關的基因分支，而與信號轉導和發育相關的分支則保持不變。此外，高山植物中一些與DNA修復、抗冷、抗缺氧等相關的基因的進化速率還發生了一致性變化。
該研究闡釋了以雙參為代表的高山植物通過關鍵基因高表達、減少抗病基因數目、加速關鍵基因進化速率等趨同策略來應對高海拔極端環境的適應性機制。
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https://doi.org/10.1093/hr/uhae077
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