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武汉植物园在古老孑遗植物独叶草基因组学研究中取得进展

2020-07-23 | 来源:系统与进化学科组 孙延霞| 【  

    中国植物资源丰富,但由于各种原因许多植物处于濒危状态随着物种消失数量和速率急剧增加,探究它们濒危机理实施有效保护迫在眉睫。独叶草隶属于毛茛目星叶草科,为星叶草科仅存的两个物种之一。独叶草对生境非常挑剔,分布范围异常狭窄,仅在中国狭域分布,且分布范围日渐缩小,为国家一级濒危珍稀植物。 

  武汉植物园系统与进化学科组长期聚焦川东-鄂西物种多样性研究。为了探讨独叶草的濒危机制,他们联合植物生物信息学学科组,对独叶草的基因组进行了测定以及组装,获得了大小为1,004.7-Mb的基因组草图,并进行了相关分析。研究发现与DNA修复有关的基因家族在独叶草的基因组中发生了明显扩张,而与环境响应相关的基因家族发生了明显收缩;结果显示大部分叶绿体ndh基因在独叶草的基因组中发生了丢失。 

  他们推测独特的无性繁殖系统以及壮大的DNA修复系统共同降低了独叶草的遗传多样性,进而降低了其环境适应能力;与环境响应相关的基因家族数量缩以及ndh基因的丢失可能跟独叶草长期适应单一稳定的生境有关。独叶草当前极度濒危状态是气候变化、生境萎缩以及本身环境适应能力退化共同作用的结果。这提示我们,独叶草这一类弱小草本的生存是生态系统长期稳定的结果,也显示出物种之间的相互依存,因此,为了保护这些竞争能力较差的物种,同时保护整个生物多样性,对整个生态环境的保护是必需的。 

  本研究以“Genome Sequencing of the Endangered Kingdonia uniflora (Circaeasteraceae, Ranunculales) Reveals Potential Mechanisms of Evolutionary Specialization为题发表在Cell旗下新刊iScience上。本研究得到武汉植物园科研骨干人才计划项目支持,武汉植物园孙延霞与张爱娣为论文共同第一作者,武汉植物园研究员王恒昌与青年研究员张秀军为论文共同通讯作者。 

  论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004220303096  

 

  独叶草基因组学分析 

 
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