中科院植物所解析早期陆地植物角苔基因组及植物登陆的分子机制学术资讯

来源：植物科学最前沿

原标题：Nature Plants：中科院植物所解析早期陆地植物角苔基因组及植物登陆的分子机制

近日，国际著名植物学期刊Nature Plants在线发表了中国科学院植物研究所陈之端研究组、福建农林大学刘仲健研究组、深圳仙湖植物园张寿洲研究组、比利时根特大学Yves Van de Peer研究组合作的题为"The hornwort genome and early land plant evolution"的研究论文，报道了第一个高质量的角苔参考基因组。

苔藓类包括苔、藓和角苔三大分支，是现存最早的陆生植物，代表了植物演化过程中从水生到陆生的过渡类群。长久以来关于早期陆地植物的起源与植物登陆一直存在诸多争论和未解之谜。近年来，人们利用组学数据将早期陆地植物的系统位置争论聚焦到了角苔类上。角苔类以其难解的系统位置，衍生与原始兼具的形态特征，以及其与细菌、真菌广泛共生的特异现象而备受关注。

图1. 芽胞角苔与18个绿色植物的比较基因组分析。a, 基于OrthoMCL的基因家族聚类比较。b, 19个绿色植物的基因家族获得(+)/丢失(-)情况比较。c, 芽胞角苔、小立碗藓和地钱的全基因组加倍事件分析。

研究人员利用三代测序的Nanopore数据和二代测序的Illumina数据，得到了119 Mb的芽胞角苔(Anthoceros angustus)基因组组装结果，并通过系统发育基因组学分析进一步确定了苔藓类植物的单系性，并支持角苔类位于苔藓类分支的最基部。研究发现，角苔可谓“轻装上阵”，与其简单的形态结构相匹配，具有一套低冗余度的小基因组。与之相对，与RNA编辑、UV耐受以及抗脱水等环境适应相关的基因家族却在角苔基因组中通过串联重复获得了扩张。此外，角苔基因组还受益于从土壤细菌和真菌转移而来的基因，丰富了它抗性响应和代谢相关的基因组分。结合目前在其他苔藓类植物中的相关报道，该研究认为从土壤细菌和真菌中“借”基因来更好地适应陆地环境是早期陆地植物登陆过程中的“通用”手段。

角苔是苔藓类中唯一没有完整解析的高质量参考基因组的类群，该研究弥补了这一空白，并深入揭示了角苔基因组独有的特征及这一类群对陆地环境的适应机制。

中国科学院植物研究所张剑助理研究员、付新星博士、李睿琦助理研究员、武汉大众源生科技服务有限公司赵翔博士、深圳仙湖植物园刘阳研究员、福建农林大学李明河副教授、比利时根特大学Arthur Zwaenepoel博士为该论文的共同第一作者；中国科学院植物研究所陈之端研究员、福建农林大学刘仲健教授、深圳仙湖植物园张寿洲教授、比利时根特大学Yves Van de Peer教授为共同通讯作者；宾夕法尼亚州立大学、康涅狄格大学、中国科学院昆明植物研究所、中国科学院江苏省植物研究所、中国科学院中非联合研究中心、华大基因等单位的科学家也参与了相关工作。该研究工作得到了中国科学院和系统与进化植物学国家重点实验室、国家自然科学基金、深圳仙湖植物园、福建农林大学兰科植物保护和利用国家林草局重点实验室的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41477-019-0588-4

来源：frontiersin 植物科学最前沿

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyOTY2NDYyNQ==&mid=2247494100&idx=1&sn=57e494d764b8248708c039582b7a0d65&chksm=e8bd9bcadfca12dc43bdd70b6953ea27cb44e35836cbea020c4ebcaa12bd556be7ebcb9884ef#rd

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