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 分類: 基因組測序

文章標(biāo)題:The?Cissus quadrangularis?genome reveals its adaptive features in an arid habitat

期刊名稱:Horticulture Research

研究物種:方莖白粉藤

百邁客提供:Hi-C測序服務(wù)

2024年4月,Horticulture Research?在線發(fā)表了中國科學(xué)院武漢植物園等單位合作完成的題為《The?Cissus quadrangularis?genome reveals its adaptive features in an arid habitat》?的研究論文,主要報(bào)道了方莖白粉藤染色體級(jí)別的基因組組裝結(jié)果,并初步解析了其干旱適應(yīng)性機(jī)制。

方莖白粉藤(Cissus quadrangularis)是葡萄科白粉藤屬多年生肉質(zhì)藤本,主要分布于熱帶亞熱帶地區(qū),具有很強(qiáng)的抗旱能力。方莖白粉藤的葉片和莖中的光合途徑不同,葉片中為C3途徑,而莖中為景天酸代謝(crassulacean acid metabolism,CAM)途徑,是研究植物干旱適應(yīng)和CAM起源的好材料。

本研究利用150×二代基因組序列對(duì)方莖白粉藤的基因組特征進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果表明其基因組大小約為680Mb,雜合率為4.09%,為異源四倍體(2n=4×=48)。結(jié)合HiFi和Hi-C測序技術(shù)組裝出染色體水平的基因組。根據(jù)方莖白粉藤與二倍體圓葉白粉藤基因組的親緣關(guān)系,將該基因組分為A和B亞基因組。等位基因的表達(dá)分析結(jié)果顯示A為主效基因組。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明方莖白粉藤與葡萄約在68.4個(gè)百萬年前發(fā)生分化,與圓葉白粉藤約在28.3 個(gè)百萬年前發(fā)生分化。方莖白粉藤基因組在近期還發(fā)生了一次全基因組二倍化事件,形成了異源四倍體。

圖1-方莖白粉藤的形態(tài)和基因組信息

多物種基因家族收縮擴(kuò)張比較分析結(jié)果顯示,方莖白粉藤中LEA、R gene、CYP450等基因家族發(fā)生了擴(kuò)張。此外,轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果顯示干旱條件下方莖白粉藤莖中角質(zhì)、木質(zhì)素和蠟質(zhì)合成相關(guān)基因上調(diào)表達(dá),有助于莖中的水分保持。以C3途徑的葉片為對(duì)照,利用轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析了莖中基因的表達(dá)規(guī)律,發(fā)現(xiàn)PPCKNAD-ME等基因的表達(dá)有明顯的晝夜節(jié)律,可能與莖的CAM途徑相關(guān)。

圖2-莖和葉應(yīng)對(duì)干旱脅迫不同生物學(xué)過程

本研究是該團(tuán)隊(duì)成員在白粉藤屬植物圓葉白粉藤基因組組裝的基礎(chǔ)上,再次開展的對(duì)異源四倍體方莖白粉藤的基因組解析和干旱適應(yīng)性探究。該工作豐富了白粉藤屬物種的基因組信息,為植物的抗旱性研究提供了新線索,也為葡萄科物種的進(jìn)化研究提供了參考。

原文鏈接:

https://doi.org/10.1093/hr/uhae038

文章來源于園藝研究

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