华大基因研究院Plant cell基因组研究新成果

　　

生物通报道  来自华大基因研究院、荷兰瓦赫宁根大学和中科院/马普学会等10多家机构的研究人员组成的一个研究小组，通过测序及分析醉蝶花（Tarenaya hassleriana）的基因组提供了关于十字花科植物繁殖性状和基因组进化的新认识。相关研究发表在植物学权威期刊The Plant Cell杂志上。

十字花科植物是中国蔬菜类作物中种植面积最大的一类，也是开花类植物中很有经济价值的科目，包括许多重要的蔬菜、花卉、油料、饲料及药用作物，在我国农业生产中占有重要的地位。比较分析该科植物与其他农作物物种，对于了解十字花科作物的起源、演化、分化和分类，充分利用十字花科物种丰富的遗传资源，培育和创建十字花科优良品系提高产量具有重大的理论和实践意义。

拟南芥和芸薹属作物是当前研究最广泛的十字花科植物。由于丰富的基因组和功能分子数据使得十字花植物长期被作为了解基因、基因组和性状进化的理想模式生物。然而，一直以来推断进化改变方向性所需的系统发育同源物种基因组信息仍较为匮乏。

为了充分利用对十字花科植物系统的基础性状和基因组认识，将同线性分析扩展至亲缘关系更远的农作物，研究人员对来自醉蝶花科（Cleomaceae）的醉蝶花进行了基因组测序和分析。醉蝶花科是十字花科的系统发育姊妹家族，两个谱系分化才只有3800万年。十字花科和醉蝶花科具有许多相同的性状，但也有一些重要的差异。

在这篇文章中，研究人员通过比较分析两个谱系，证实在远古的多倍体和基因复制事件及之后基因组进化影响了重要的繁殖性状。研究人员发现醉蝶花中的远古基因组三倍化独立于十字花科特异性的全基因组复制及基因组三倍化。

利用姐妹谱系基因组分析，研究人员检测了植物发育基因的状态，证实十字花科植物的MADS基因数量是醉蝶花中的两倍，有可能促成了十字花科植物形态多样性。他们还对十字花科植物中自交不亲和性相关基因家族进行了同线性分析，发现重要的SERINE RECEPTOR KINASE基因源自一次谱系特异性的串联复制。

这一醉蝶花基因组对于未来进一步地研究及阐明十字花科植物基因组进化史具有重要的意义。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

The Tarenaya hassleriana Genome Provides Insight into Reproductive Trait and Genome Evolution of Crucifers[W]

The Brassicaceae, including Arabidopsis thaliana and Brassica crops, is unmatched among plants in its wealth of genomic and functional molecular data and has long served as a model for understanding gene, genome, and trait evolution. However, genome information from a phylogenetic outgroup that is essential for inferring directionality of evolutionary change has been lacking. We therefore sequenced the genome of the spider flower (Tarenaya hassleriana) from the Brassicaceae sister family, the Cleomaceae. By comparative analysis of the two lineages, we show that genome evolution following ancient polyploidy and gene duplication events affect reproductively important traits. We found an ancient genome triplication in Tarenaya (Th-α) that is independent of the Brassicaceae-specific duplication (At-α) and nested Brassica (Br-α) triplication. To showcase the potential of sister lineage genome analysis……