新九龙图库彩图118 榕属植物是热带雨林的关键类群

榕属植物是热带雨林的关键类群,具有极高的物种多样性、生活型多样性。榕属植物和与传粉榕小蜂有的高度专性共生关系,在探讨物种形成、动植物协同进化等方面均具有重要的研究价值,然而榕树和榕小蜂高质量参考基因组信息的缺乏,严重制约了以上榕树相关问题的深入研究,565888黑码堂心水论坛

10月8日,中国科学院西双版纳热带植物园陈进课题组与福建农林大学明瑞光课题组等国内外研究团队合作,发布了榕树和榕小蜂精细基因组图谱,并首次在分子机制上揭示了榕树气生根发育、性别决定和榕树-榕小蜂协同多样化等多项未解之谜,相关研究结果在线发表在国际学术期刊《细胞》(Cell)上。

该项研究成果主要有以下几项重要发现:

一是揭示绞杀榕气生根形成的分子机制。本研究基于半附生的小叶榕与地生的对叶榕的染色体水平的高质量基因组的比较分析以及小叶榕不同组织的转录组基因表达比较、激素表达量比较等分析,共定位到811个在气生根根尖组织内高表达的基因,其中大部分都是与转运生物过程相关。该研究还发现具有气生根小叶榕的生长素合成(YUC2, YUC6和TAR)、级联反应(CLU1, SINAT5)、运输(PIN1和GNOM)和光受体(CRY2和PHR2)相关基因出现大量的扩张,气生根组织内生长素合成和运输相关基因都有高度转录表达,从而在气生根内生成更高的IAA生长素(15.65 ng/g)。该研究首次揭示了榕树的气生根的形成和发育是与一条光诱导的生长素合成和运输能力提升的分子通路相关,为榕树气生根特点进化和相关园艺品种开发提供了理论基础。

二是发现对叶榕的性染色体和性别决定基因并确定榕树性别系统进化方向。本研究基于60个F1代个体的超高密度的遗传图谱构建、雌雄自然群体重测序数据、Hi-C染色体组装和转录组分析,首次发现雌雄异株的对叶榕存在年轻的Y-染色体,其上具有一个2Mb左右的具有重组抑制的性别决定区域,且包含一个雄性特异的性别决定基因 (AG2基因,属MADS-box C组的AGMOUS基因)。雌雄同株的小叶榕只含有一个AG1基因拷贝,而雌雄异株的对叶榕具有AG1、AG2、AG三个3拷贝,黑码堂心水论坛565888。此外,3个雌雄异株亚属代表物种的PCR扩增证实该AG2基因仅存在于雌雄异株榕树的雄树中,暗示对叶榕的这种通过AG基因的有无决定性别的机制很可能是大部分榕属植物通用的性别决定方式。AG基因系统树支持了雌雄同株繁育性别系统在榕属的祖先地位。基于来自榕属全部6个亚属的62种代表榕树重测序数据,构建了迄今最大的基因组水平上榕树系统树,该系统树也支持了雌雄同株特征的祖先地位。