2024年8月，中南民族大學(xué)生科院劉虹教授團(tuán)隊(duì)在Nature旗下新期刊Communications Biology上發(fā)表題為“TheChrysosplenium sinicumgenome provides insights into adaptive evolution of shade plants”的研究論文。原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s42003-024-06701-9。Communications Biology于2018年創(chuàng)刊，為Nature旗下高質(zhì)量開(kāi)放期刊，中科院一區(qū)TOP論文，刊登生物科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的高質(zhì)量研究和評(píng)論。中南民族大學(xué)生科院2022級(jí)博士研究生劉碩為該論文第一作者，劉虹教授與帖軍教授為通訊作者。我校為論文第一單位。
該論文解析了藥用植物中華金腰的全基因組，并為蔭生植物的低光適應(yīng)性進(jìn)化提供了獨(dú)特見(jiàn)解。此研究結(jié)合PacBio測(cè)序和Hi-C技術(shù)得到了虎耳草科金腰屬植物中華金腰的全基因組組裝（圖1）。通過(guò)核基因組與細(xì)胞器基因組的比較分析發(fā)現(xiàn)，在適應(yīng)弱光環(huán)境的過(guò)程中，中華金腰細(xì)胞器基因組向核基因組進(jìn)行了轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致中華金腰核基因組中光合作用、細(xì)胞呼吸相關(guān)的基因家族發(fā)生了擴(kuò)張和改變。通過(guò)比較基因組分析和進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)，中華金腰中負(fù)責(zé)為光系統(tǒng)收集光能的捕光復(fù)合體II的關(guān)鍵組成蛋白Lhcb1在弱光的自然選擇壓力下發(fā)生了適應(yīng)性進(jìn)化，導(dǎo)致其擴(kuò)張了STN7激酶關(guān)鍵磷酸化位點(diǎn)的蘇氨酸數(shù)目，這可能奠定了中華金腰對(duì)弱光環(huán)境的適應(yīng)性基礎(chǔ)。此外，本研究通過(guò)轉(zhuǎn)錄組和代謝組分析，確定了中華金腰植株中的主要黃酮類代謝產(chǎn)物為金腰醇（chrysosplenol）和金腰苷（chrysosplenoside），并預(yù)測(cè)了這兩類黃酮代謝物在中華金腰植株中的生物合成途徑。
此次研究成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中南民族大學(xué)科研平臺(tái)基金和中南民族大學(xué)學(xué)術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)基金的資助。
圖1 中華金腰基因組組裝概覽
