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《种子植物的种系基因组学》

  • 来源专题：外来生物入侵
  • 编译者： 王成卓
  • 发布时间：2018-06-27

  • 经过数十年分子动植物种系史的研究，裸子植物的深度种系史问题仍未被解决，而在种子植物演变中，麻黄目的种系史安置也仍是最有争议的问题之一。为了解决种子植物的深度种系史问题以及处理动植物种系史冲突的来源，我们对裸子植物和被子植物主要种系的全部13个家族进行取样，来进行叶绿体转录组的研究。多重资料组含有1296042个点，其中1308个点我们使用串联和合并方法进行了分析。我们在研究中将麻黄目作为松科的姐妹从而支持了Gnepine的假设，形成了一个一致且处理完善的种子植物种系史。苏铁植物加上银杏是剩余裸子植物的姐妹。我们也发现麻黄目和被子植物有相似的分子进化率，均高于那些其他的裸子植物。这些都暗示了麻黄目和被子植物可能在进化史中经历了相似的选择压力。收敛分子的进化或同形一部分是因为种子植物中种系史的冲突。我们的研究提供了一个坚定重构主干种系史，其对未来种子植物的分子和形态学研究十分重要，根据进化来看，裸子植物尤其。

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相关报告

  • 《樟科植物系统发育基因组学研究获进展》
    • 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：2018-06-24
    • 樟科山胡椒属树种经济用途广泛。山胡椒属多数种类的种子富含脂肪，可供制皂及工业油用，如油料植物山胡椒（Lindera glauca）；不少种类富含芳香油，可制香料及药用，如中草药三桠乌药（Lindera obtusiloba）；一些种类的木材有香气，可供家具及文体用品等用，如缅甸著名木材黄金樟的树种山香果（Lindera metcalfiana）。然而，目前对于山胡椒属的物种界定是否合适尚存争议，尤其是山胡椒属、木姜子属和月桂属等的系统关系还不明确。中国科学院西双版纳热带植物园博士研究生赵美丽及其合作者在副研究员宋钰和研究员徐增富的指导下，利用32种樟科植物的叶绿体基因组探讨了山胡椒属植物与其它10属植物的系统关系。 新测序的山胡椒属植物叶绿体基因组大小为152211 bp至152968 bp，与潺槁木姜子（Litsea glutinosa152618 bp）及月桂（Laurus nobilis 152750 bp）的叶绿体基因组大小相近。利用叶绿体基因组全序列构建的系统进化树表明：山胡椒属的黑壳楠（Lindera megaphylla）和潺槁木姜子及月桂形成一组，与香叶树（Lindera communis）、山胡椒和绒毛山胡椒（Lindera nacusua ）形成第一分支；其余五种山胡椒属的北美山胡椒（Lindera benzoin ）、团香果（Lindera latifolia）、山香果、三桠乌药和海南山胡椒（Lindera robusta）形成第二分支；两个分支构成的属群与由樟属、檫木属和甘蜜树属组成的属群相邻近；增加已公布条形码数据的山胡椒属植物后，第二分支可进一步再分为三组。上述结果确认了山胡椒属为复系类群，提示山胡椒属所处的属群需要分类修订。 该成果以Comparative chloroplast genomics and phylogenetics of nine Lindera species (Lauraceae) 为题发表于国际期刊《科学报告》（Scientific Reports）。该研究得到了国家自然科学基金委（31600531）、中国科学院“西部之光”（Y7XB061B01）和中国科学院东南亚生物多样性研究中心（Y4ZK111B01）等项目的资助。
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  • 《极小种群野生植物蒜头果保护基因组学研究方面取得新进展》
    • 来源专题：生物育种
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2024-10-09
    •     蒜头果（Malania oleifera）隶属于铁青树科蒜头果属，是我国特有的珍稀濒危孑遗植物，仅残存于云南东南部和广西西部的喀斯特地区，因其种子富含神经酸而具有极高经济和药用价值。由于其种群小且生境破碎化严重，蒜头果在《云南省极小种群物种规划纲要（2010-2020）和紧急行动计划（2010-2015）》中被列为急需采取紧急拯救保护行动的极小种群野生植物，也是国家二级重点保护野生植物。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通过基于前期发表的蒜头果高质量基因组，对蒜头果整个分布范围内的16个种群165个个体开展了全基因组重测序，揭示了蒜头果极小种群格局形成的原因，并评估了未来气候变化下可能的基因组偏移(genomic offset)和生态位适应性改变。     尽管蒜头果分布狭窄，基于所有位点和中性位点的种群遗传结构分析都显示蒜头果包含14个遗传组分，除了曙光、睦伦、凤山和凌云种群，其余种群相对纯和，与其他种群没有或只有轻微的遗传混合。基于适应性位点的种群结构最佳K=10，睦伦和八宝种群、板蚌和坝美种群、者苗和乐业种群分别具有相同的遗传组分，暗示这些种群可能具有相似的适应性（图1）。虽然蒜头果维持了相对较高的遗传多样性（θπ= 3.87×10?3），但旧莫、南屏和坝美种群相比于其他种群遗传多样性较低且具有很严重的近期近交，严重近交还导致了有害突变的积累，增加了遗传负荷。同时，这三个种群与其他种群具有很大的遗传分化，如果不进行遗传拯救(如辅助基因流)，可能会加剧其种群灭亡（图2）。总的来说，反复的瓶颈事件、近期的近交(推测发生在约490年前)和强烈的人为破坏加剧了蒜头果的濒危状态和生境破碎化程度。此外，科研人员还对蒜头果的未来分布区进行了预测。结果表明，与当前的分布范围相比，2100年蒜头果潜在适宜分布区将减少71.15%（SSP126情景）和98.79%（SSP585情景）。梯度森林结果表明，分布在较低海拔（广西西部一带）的蒜头果种群表现出更大的遗传偏移，暗示这些种群更容易受到未来极端气候的影响（图3）。     以上结果为划分蒜头果管理单元和适应性单元提供了科学参考，为确定遗传拯救优先群体提供了理论依据。同时，科研人员强调了基因组脆弱性评估、生态位模拟和景观基因组学在科学制定极小种群野生植物保护行动中的重要性。     近日，该研究以Genomic insights into endangerment and conservation of the garlic-fruit tree (Malania oleifera),a plant species with extremely small populations为题在线发表于国际期刊GigaScience。中国科学院昆明植物研究所已毕业硕士研究生沈元婷、博士研究生陶丽丹和张仁纲为共同第一作者，马永鹏研究员、孙卫邦研究员为共同通讯作者。硕士研究生姚刚（已毕业）和周敏洁参与了部分工作。该研究获得云南省自然科学基金重点项目、中国科学院“西部之光”计划、云南省兴滇人才计划和云南省科技特派团项目的资助。
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