《多国合作研究揭示角苔生物学特性及陆生植物起源》

  • 来源专题:生物科技领域知识集成服务
  • 编译者: 陈方
  • 发布时间:2020-09-10
  • 角苔类植物是苔藓植物的一个支系,与其它陆地植物分化超过4亿年并且具有非常独特的生物学特征,包括一个非常独特的孢子体结构、蓝细菌共生系统以及一个基于蛋白核(pyrenoid)的碳浓缩机制(carbon-concentrating mechanism,CCM)。同时,作为苔藓植物中最早的分化谱系,角苔对于推断苔藓植物和陆地植物的特征演化和揭示最近共同祖先(the most recent common ancestor,MRCA)的性质至关重要。
    美国康奈尔大学Boyce Thompson植物研究所、瑞士苏黎世大学、日本金泽大学等研究人员合作,于2020年3月13日在Nature Plants上发表研究论文,报道了三个角苔属植物的高质量基因组,揭示了陆地植物起源,同时还发现了可能支撑植物获取碳和氮的特殊方法的基因。系统发育分析显示,角苔与苔类和藓类构成姐妹群,且支持率很高。角苔属植物的基因组上没有重复密集的着丝粒区域,同样也没有检测到全基因组复制事件,而且包含的转录因子也有限。被子植物分生组织和气孔功能中的几个基因在角苔属植物的基因组中比较保守,而且在孢子体发育过程中上调表达,表明这些基因可能在遗传水平上存在同源性。研究人员还鉴定了参与蓝细菌共生的基因,发现了一个衣藻CCM基因LCIB,只存在于角苔中,而在其它植物谱系中缺失,暗示该基因在CCM功能中可能的保守作用。该研究所报道的角苔属植物基因组将作为未来角苔研究和陆地植物比较研究的重要参考。
    宋琪 编译自https://www.nature.com/articles/s41477-020-0618-2.pdf
    原文标题:Anthoceros genomes illuminate the origin of land plants and the unique biology of hornworts

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  • 《昆明植物所与合作者揭示罂粟属物种的网状异源多倍化起源》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2023-04-28
    • 自然杂交和多倍化是物种形成和演化的重要驱动力,尤其对于被子植物,其导致的网状进化对基于二叉分枝理论的“生命之树”提出了挑战。然而,在全基因组水平解析植物网状演化的研究案例缺乏,究其原因在于具有全基因组序列的物种在属、科级水平的覆盖度与代表性不足。   罂粟属植物因其重要的药用、经济和观赏价值而备受关注,目前该属植物已经发表3个高质量基因组物种。其中,鸦片罂粟(Papaver somniferum)和渥美罂粟(Papaver setigerum)的形成涉及多倍化过程。该研究以三种罂粟属植物基因组为基础,结合亚基因组分型技术,对罂粟属植物的多倍体起源进行了细致的解析。研究发现,罂粟属植物的多倍化事件并非已经报道的简单的全基因组加倍,而是涉及复杂的网状异源多倍化(图1A-D)。此外,研究人员还利用LTR插入时间估计了各个物种的形成时间并进一步推断了物种形成过程(图1E,图2)。   基于该研究提出的基因组网状演化模型,STORR(吗啡合成的关键基因)的融合事件最有可能发生在A和C的祖先中,甚至最早可能发生于这个物种复合体的最近共同祖先中,并通过杂交方式传入鸦片罂粟和渥美罂粟的基因组中(图2)。总体而言,该研究不仅对于理解网状演化在生物多样化中的作用具有重要意义,还对理解吗啡生物合成途径的演化具有意义。   近日,中国科学院昆明植物研究所、山东省农科院和于默奥大学等单位的研究团队合作,在国际知名期刊Nature Communications在线发表了题为Subgenome-aware analyses suggest a reticulate allopolyploidization origin in three Papaver genomes的研究论文。中国科学院昆明植物研究所极小种群野生植物综合保护团队保护园艺学与种质创新专题组博士研究生张仁纲、山东省农科院博士后鲁朝霞、源宜基因李光远为论文的共同第一作者。中国科学院昆明植物研究所马永鹏研究员、山东省农科院贾凯华博士和瑞典于默奥大学赵伟博士为论文的共同通讯作者。该工作还包含来自北京化工大学、济南大学、石家庄人民医专、扬益信孚(济南)生物科技有限公司、山东省林草种质资源中心、北京林业大学等合作者的贡献。该研究得到了国家重点研发计划(2022YFF1301702)、云南省自然科学基金重点项目(202001AS070019)、中国科学院西部之光及山东省农科院创新工程及瑞典研究理事会等项目的资助。
  • 《微生物所研究团队合作揭示病原细菌跨界感应植物信号的分子机制》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2023-02-20
    •   日前,微生物所贾燕涛研究团队与遗传发育所刘鑫团队合作,在Molecular Plant Pathology期刊上发表论文,揭示了病原细菌跨界感应植物信号的分子机制。   研究发现,野油菜黄单胞菌 (Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc) 中的LuxR同源蛋白XccR通过感知植物葡萄糖分子,激活下游致病基因pip表达,揭示病原菌利用宿主信号分子调控自身基因表达的跨界调控模式。Xcc侵染宿主植物拟南芥,诱导植物糖转运子AtSWEET2,AtSWEET15以及细胞壁蔗糖转化酶(cell-wall invertases)的表达,导致质外体空间葡萄糖积累。细菌转运蛋白SglT介导葡萄糖进入细菌细胞,与XccR结合并促进致病基因pip表达。分子对接预测发现除了经典的AHL结合口袋,XccR蛋白N-端含有一个新的葡萄糖结合口袋,XccR的三个氨基酸位点(Cys21,Tyr41和Gln60)对于与葡萄糖的结合以及与pip启动子的结合都是至关重要的。LuxR蛋白葡萄糖结合口袋在多种植物相关细菌中具有保守性,该类细菌建立了一种新的由LuxRs介导的跨界信号通路,推测葡萄糖/xccR/pip-like 系统为植物相关细菌与宿主协同进化的结果,该研究拓展了我们对病原菌-植物相互作用的认识。   中国科学院微生物研究所贾燕涛研究员为该论文通讯作者,博士生张思源,已毕业博士生阚金红,中国科学院遗传与发育生物学研究所刘鑫副研究员为该文章共同第一作者,微生物所方荣祥院士对该工作给予了指导和支持。本项研究工作得到了中国科学院A类战略性先导科技专项和国家自然科学基金面上项目的资助。   全文链接:https://bsppjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mpp.13302