多倍化（基因组加倍）作为进化的主要驱动力，在开花植物进化树的不同阶段普遍存在。然而，人们对多倍化细胞核中亲本基因组之间的相互作用还知之甚少，这通常涉及到亚基因组的优势。竹子在物种和形态上表现出很大的多样性，包括一个以二倍体为主的草本分支（约126种）和三个主要的多倍体木本分支（约1576种）。木本竹类是适应森林栖息地的重要植物品系之一，具有快速生长和同步开花等生物学特性。
中国科学院昆明植物研究所李德铢研究员领导的团队近日与美国科学家合作，提出了木本竹类起源和多倍化的精细模型。这篇题为“Genome assemblies of 11 bamboo species highlight diversification induced by dynamic subgenome dominance”的论文于3月15日发表在《Nature Genetics》杂志上。研究人员发现，在竹子进化的早期，木本品系的二倍体祖先之间反复发生杂交事件，随后出现多倍化，同时在木本品系和草本品系之间发生基因渐渗现象。李德铢团队长期以来一直致力于竹子的系统和进化研究。在之前报告四种竹子的基因组草图的工作中，他们提出了木本竹类的杂交和多倍化网状演化路线。为了覆盖不同的倍性水平和系统发育多样性，研究团队选择了11个代表性物种进行基因组测序：两种草本竹子和九种木本竹子，涵盖三个分支：温带木本分支、新热带木本分支和旧热带木本分支。在中国西南野生物种种质资源库的支持下，他们采用三代测序技术成功获得了11个竹子物种的染色体级别的基因组序列。他们收集并测序了476份竹子样本的转录组数据，这些样本覆盖不同的组织和不同的生长阶段。利用多组学方法，研究小组证实了木本竹类存在四套不同的亚基因组：A、B、C和D。
进一步的研究表明，尽管三次多倍化事件集中在2100万年前至1200万年前，但木本竹类却表现出显著的核型稳定性，在亚基因组层面维持了禾本科祖先状态的12条染色体。研究表明，C亚基因组在两个四倍体分支中具有明显的优势，这反映在一系列的特征上，包括基因组大小、基因分离、基因组重排、转座元件和基因表达。然而，在六倍体分支中，亚基因组优势则表现得更为动态，呈现从C亚基因组到A亚基因组过渡的趋势。进一步分析表明，优势的C亚基因组以及六倍体分支中的A亚基因组对木本竹类独特性状的进化贡献最大，或催生了它们的适应性演化，使其在森林栖息地中成功繁衍。这项工作强调了使用各个分支的基因组序列组装的实用性，可促进我们对多倍体植物亚基因组进化的理解。
