近日,云南大學(xué)農學(xué)院?jiǎn)糖俑苯淌谂c中科院昆明植物所、西藏大學(xué)以及比利時(shí)根特大學(xué)等國內外多個(gè)實(shí)驗室合作,在美國科學(xué)院院刊PNAS上發(fā)表題為“Genome of Crucihimalaya himalaica, a close relative of Arabidopsis, shows ecological adaptation to high altitude”的研究論文,云南大學(xué)農學(xué)院?jiǎn)糖俑苯淌跒樵撜撐牡墓餐谝蛔髡摺?/div>
該研究對青藏高原特有分布的擬南芥近緣種須彌芥(Crucihimalaya himalaica)進(jìn)行了基因組適應性進(jìn)化研究。研究結合二代和三代高通量測序技術(shù),組裝得到了234.72Mb的須彌芥基因組,包括 27019個(gè)預測基因。系統發(fā)育分析顯示須彌芥與薺菜最近緣,分化時(shí)間大約為8.8-12.2個(gè)百萬(wàn)年,而與擬南芥屬分化時(shí)間約為12.7-17.2個(gè)百萬(wàn)年。青藏高原在上新世晚期至更新世快速隆升之后,須彌芥的LTR反轉錄轉座子發(fā)生了明顯的擴張,說(shuō)明轉座子的爆發(fā)可能與環(huán)境適應有關(guān)。須彌芥基因組中抗病相關(guān)的基因發(fā)生了縮減,而與泛素介導的蛋白水解和DNA損傷修復相關(guān)基因發(fā)生了明顯的擴張和受到強烈的自然選擇,這與青藏高原低溫、強紫外線(xiàn)等極端環(huán)境因素有關(guān)。此外,須彌芥中自交親和相關(guān)基因變?yōu)榧倩蚧騺G失,這是導致須彌芥自交親和的根本原因,也是該物種適應青藏高原傳粉昆蟲(chóng)少的一種策略。綜上,該研究為青藏高原植物適應極端環(huán)境的分子機制提供了新的線(xiàn)索,同時(shí)該研究發(fā)現植物與動(dòng)物對青藏高原的適應機制既有相似點(diǎn)(DNA修復途徑、抗病途徑),也有不同點(diǎn)(植物自交親和性、植物激素途徑)。
喬琴副教授曾在全國優(yōu)秀教師、全國優(yōu)秀共產(chǎn)黨員、時(shí)代楷模、2018年感動(dòng)中國人物——復旦大學(xué)鐘揚教授實(shí)驗室進(jìn)行博士后學(xué)習,并合作開(kāi)展須彌芥適應性進(jìn)化研究。該項工作得到了國家自然科學(xué)基金等項目的資助。