蕨类植物比较转录组学揭示次生细胞壁进化关键创新与分化路径

为解决蕨类植物基因组复杂且遗传信息匮乏的难题，研究人员通过22种代表性蕨类多器官RNA测序，构建高质量转录组及时间校准系统发育树，发现全基因组复制事件和50%蕨类特有基因家族。结合生化与免疫学分析，首次揭示蕨类木质素丁香基单元(S单元)的独立演化及特殊糖类存在，建立在线数据库展示木质纤维素基因模块的独特进化轨迹，为理解真叶植物360Ma以来的分化机制提供新框架。

　　

蕨类植物作为理解植物演化的关键类群，其庞大而复杂的基因组长期阻碍遗传探索——目前仅有少数基因组被测序且转录组数据稀缺。最新研究通过对22种代表性蕨类多器官开展大规模RNA测序，成功构建覆盖所有主要分支的高质量转录组，并据此绘制时间校准系统发育树，揭示大量全基因组复制(WGD)事件。研究发现蕨类遗传学具有鲜明独特性：半数鉴定出的基因家族为蕨类特有。

通过生化与免疫学手段解析蕨类细胞壁组成，意外检测到木质素丁香基单元(syringyl unit, S单元)的存在，并发现其独立于其他植物谱系的演化证据。更引人注目的是，细胞壁中一种特殊糖类的发现，暗示蕨类可能通过基因复制和亚功能化(sub-functionalization)走出一条独特的细胞壁生化进化路径。研究团队开发的在线数据库整合蕨类与其它陆生植物基因组/转录组数据，直观展示木质纤维素基因模块在蕨类中的独立演化历程。这些发现系统阐释了蕨类自3.6亿年前与真叶植物(euphyllophytes)共同祖先分化以来独特的进化轨迹。