近日，浙大農(nóng)學(xué)院張亮生課題組應(yīng)邀在Plant Cell and Environment上發(fā)表題為The ancient wave of polyploidization events in flowering plants and their facilitated adaptation to environmental stress的綜述文章，揭示開花植物的古多倍化及其意義。

被子植物，又稱開花植物，與人類生活息息相關(guān)，提供了人類食物（稻類、麥類、玉米、豆類、蔬菜、水果、花卉等）、能源（油料、能源植物）、纖維（棉花、麻類等）等。被子植物主要包含了早期被子植物、單子葉、真雙子葉、木蘭類，有30多萬種，是地球上最大的植物類群。而其姐妹類群裸子植物只有一千多種，蕨類，石松類和苔蘚類等陸生植物一起也只有幾萬種。被子植物不只是物種數(shù)多，其在地球分布的數(shù)量也最多，如禾本科的小麥，玉米和水稻被種植最多，單子葉的草本植物是草原植物主要組成部分，其覆蓋地球各個角落。因此被子植物是如何成為植物界物種數(shù)目最多的，且在地球上分布數(shù)量最多（多樣性高）的類群是植物起源研究領(lǐng)域的重要課題和重大科學(xué)問題。

張亮生教授課題組圍繞被子植物起源與進化和早期被子植物睡蓮進行了系列研究，其中睡蓮基因組的工作年初發(fā)表在Nature上。該研究鑒定了睡蓮目的祖先在~1億年前經(jīng)歷了一次全基因組加倍（多倍化）事件，命名為pi ?(π) 事件。先前研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)核心真雙子葉約在~1.2億年前經(jīng)歷了gamma ?(γ) ?多倍化事件，即全基因組三倍化事件，木蘭類植物約在~1.2億年前經(jīng)歷了lambda ?(λ）多倍化事件，單子葉主要類群的祖先經(jīng)歷了tau ?(τ)多倍化事件。這些多倍化事件顯示在約1.2億年左右被子植物的主要類群都獨立經(jīng)歷了多倍化事件。

多倍化增加了遺傳物質(zhì)，被子植物這次古多倍化事件可能對被子植物的擴張和進化具有重大意義。通過挖掘文獻和相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)了多個發(fā)育和抗逆相關(guān)基因的擴張和這些古多倍化事件有關(guān)聯(lián)，包括了花發(fā)育ABCE基因，光合過程中編碼碳固定酶PEPC基因，熱激轉(zhuǎn)錄因子和細胞分裂素調(diào)節(jié)因子。其中真雙子葉的開花發(fā)育ABCE基因由于gamma ?(γ) ?事件保留了多個拷貝。除了上述基因在多倍化發(fā)生后保留了較多的拷貝，還有很多基因在這些多倍化后保留多個拷貝，它們大都發(fā)生亞功能化或者新功能化。這些基因的拷貝數(shù)增加對物種的適應(yīng)性，物種形成，多樣性高有重要的促進作用。

之前研究主要關(guān)注被子植物近期（2千萬年內(nèi)）和6.6千萬年左右（恐龍滅絕時期）的多倍化事件，而對1.2億年左右發(fā)生的古多倍化事件了解較少。本綜述比較系統(tǒng)的總結(jié)了這次古多倍化事件，并指出這一次事件是幾乎所有被子植物類群都發(fā)生過。根據(jù)地球二氧化碳濃度歷史分布，1.2億年左右剛好是濃度很高，表明當時地球溫度很高。因此這次古多倍化對被子植物度過高溫環(huán)境具有重要作用。這三次廣泛的多倍化事件對被子植物的適應(yīng)性高，擴張和多樣性高起到了重要作用，間接的暗示多倍化在被子植物起源過程中扮演著重要角色。

鑒于被子植物的主要類群都經(jīng)歷古多倍化事件，因此進行開花植物基因組研究時需要鑒定被子植物古多倍化事件，沒有鑒定到可能是方法不對而沒有發(fā)現(xiàn)，因為古多倍化共線性信號并不強，特別是近期有加倍后古多倍化事件共線性信號容易被覆蓋導(dǎo)致共線性信號弱。值得一提的是pi ?(π) 和lambda ?(λ）多倍化事件的命名是本文首次提出的，還有更多的古多倍化事件被鑒定，有必要對它們進行系統(tǒng)的命名，方便后續(xù)的研究。

浙大農(nóng)學(xué)院張亮生教授、中科院植物所焦遠年教授、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的陳飛博士為共同通訊作者。張亮生教授和蘭州大學(xué)武生聃博士為共同第一作者。浙江大學(xué)的趙云鵬教授、夏宜平教授，美國田納西大學(xué)的Robert Trigiano教授參與了部分工作。

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pce.13898

（園林所供稿）

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