日前，由福建農(nóng)林大學(xué)教授張亮生主持的研究成果《睡蓮基因組和早期開(kāi)花植物進(jìn)化》在《自然》雜志在線發(fā)表。該研究獲得了藍(lán)星睡蓮的高質(zhì)量基因組。由于睡蓮獨(dú)特的進(jìn)化位置，其基因組與轉(zhuǎn)錄組結(jié)果展示了早期開(kāi)花植物的進(jìn)化特點(diǎn)和特征，對(duì)揭示開(kāi)花植物起源和進(jìn)化具有重大意義。同時(shí)該研究解析了睡蓮的花器官發(fā)育和花香花色調(diào)控基因，對(duì)園藝植物分子育種等應(yīng)用具有重要參考價(jià)值，破解“開(kāi)花植物如何在2億年內(nèi)快速占領(lǐng)地球”之謎邁出了關(guān)鍵一步。

開(kāi)花植物又叫被子植物，主要分為真雙子葉、單子葉、木蘭類(lèi)和早期開(kāi)花植物類(lèi)群。早期開(kāi)花植物類(lèi)群有無(wú)油樟目、睡蓮目以及木蘭藤目。睡蓮作為早期被子植物類(lèi)群，其基因組和生物學(xué)特點(diǎn)是理解被子植物起源和快速輻射的關(guān)鍵一環(huán)，具有重要的進(jìn)化地位和基礎(chǔ)研究?jī)r(jià)值。同時(shí)，睡蓮是著名的水生觀賞花卉，有著重要的經(jīng)濟(jì)和文化價(jià)值。近20年來(lái)，世界各地通過(guò)雜交技術(shù)培育了大量的睡蓮品種。

據(jù)了解，在此項(xiàng)研究中，科研人員獲得了藍(lán)星睡蓮的高質(zhì)量基因組，通過(guò)系統(tǒng)發(fā)育組分析顯示，睡蓮屬于早期被子植物類(lèi)群，以此確定了睡蓮的進(jìn)化位置。他們還通過(guò)基因組和轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)睡蓮科祖先發(fā)生了一次基因組加倍事件，這個(gè)事件發(fā)生在大約1億年前，是一個(gè)古老的基因組加倍。研究表明，睡蓮基因組多倍化對(duì)睡蓮的起源和廣泛分布有貢獻(xiàn)。

睡蓮有花色和花香，科研團(tuán)隊(duì)還通過(guò)基因組研究了其花器官發(fā)育ABCE模型以及花色花香的合成途徑，揭示了早期被子植物的一些進(jìn)化特征。研究人員通過(guò)比較自然變異的白色花瓣與藍(lán)色花瓣的轉(zhuǎn)錄組，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)重要基因是編碼藍(lán)色花瓣合成途徑的關(guān)鍵酶。

有關(guān)專(zhuān)家表示，睡蓮基因組研究成果加深了人們對(duì)多倍化的認(rèn)識(shí)，是被子植物演化研究的一個(gè)重要標(biāo)志性工作。該研究所取得的新突破，對(duì)我國(guó)觀賞園藝領(lǐng)域物種起源演化的基礎(chǔ)研究具有重要的推動(dòng)作用，也為其他園藝作物復(fù)雜基因組解析提供了借鑒。(記者 高建進(jìn) 劉成志)