2020年7月11日,國際進(jìn)化生物學(xué)領(lǐng)域著名期刊《分子生物學(xué)與進(jìn)化》(Molecular Biology and Evolution;JCR一區(qū)期刊,5年影響因子13.401)在線發(fā)表了復(fù)旦大學(xué)聯(lián)合美國賓夕法尼亞州立大學(xué)、德國波恩大學(xué)等單位合作完成,題為《菊類植物的系統(tǒng)發(fā)育基因組與轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究揭示其形態(tài)演化歷史并提供多次全基因組復(fù)制的系統(tǒng)發(fā)育位置》(Asterid phylogenomics/phylotranscriptomics uncover morphological evolutionary histories and support phylogenetic placement for numerous whole genome duplications)的菊類進(jìn)化研究工作。
被子植物是地球生態(tài)系統(tǒng)最重要組分之一,菊類植物(Asterids)占現(xiàn)存被子植物總數(shù)近1/3,包含17目110科共約10萬余種植物,形態(tài)多樣,適應(yīng)性廣,是被子植物演化最成功的類群之一,大體相當(dāng)于傳統(tǒng)分類系統(tǒng)中的合瓣花亞綱(Sympetalae)。菊類代表物種有番茄、土豆、辣椒、胡蘿卜、芹菜、萵苣、薄荷等蔬菜,獼猴桃、藍(lán)莓、甜柿等水果,茶、咖啡等飲品,芝麻、向日葵、油茶、油橄欖等油料作物,桂花、杜鵑花、八仙花、矮牽牛、金魚草、凌霄花等觀賞植物,人參、杜仲、金銀花、枸杞、玄參、藿香等藥用植物,喜樹、女貞、白蠟、風(fēng)鈴木等重要林木,為人類提供大量重要生活資源。因此,探討如此龐大類群的進(jìn)化歷史不僅具有重要的科學(xué)意義,也具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院植物進(jìn)化生物學(xué)研究團(tuán)隊(duì)多年來在植物系統(tǒng)與進(jìn)化方向上,對被子植物大框架、以及具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值、科研和生態(tài)意義的代表性科(如十字花科、菊科、薔薇科、葫蘆科)以及蕨類植物開展深入研究,已發(fā)表一系列高影響力文章(Zhang et al. 2012, New Phytologist; Zeng et al. 2014, Nature Communications; Huang et al. 2016, Molecular Biology and Evolution; Xiang et al. 2017, Molecular Biology and Evolution; Zeng et al. 2017, New Phytologist; Ren et al. 2018, Molecular Plant; Qi et al. 2018, Molecular Phylogeny and Evolution; Guo et al. 2020, Molecular Plant)。此次在菊類植物類群研究中通過國際合作廣泛取樣、大規(guī)模RNA測序或淺層DNA測序,新獲得了210個(gè)物種的數(shù)以萬個(gè)基因序列數(shù)據(jù),結(jié)合其他已發(fā)表基因序列數(shù)據(jù)集,覆蓋菊類所有目共102科365種?;诙鄠€(gè)數(shù)據(jù)集的低拷貝核基因得到了多個(gè)高度一致、高支持度的系統(tǒng)樹,揭示出不少物種和分類單元間新關(guān)系,并因此可能需對一些目、科進(jìn)行必要的拆分,以及成立新的分類單元等。形態(tài)祖征研究表明菊類祖先為木本陸生植物,單葉,兩性花,花輻射對稱,花瓣和花藥離體,子房上位具花柱,核果。以重建的物種樹為骨架,結(jié)合大規(guī)?;驑渑c物種樹比對、基因組共線性分析、旁系同源基因復(fù)制時(shí)間分布統(tǒng)計(jì)的跨物種多倍化分析,在菊類植物和其姐妹群Berberidopsidales中分別鑒定到33次和1次全基因組復(fù)制(WGD)事件,包括4次跨科和7次科或亞科一級的WGD事件。本研究成果顯著推進(jìn)了對被子植物系統(tǒng)發(fā)育、生物多樣性與形態(tài)進(jìn)化、基因組進(jìn)化等方面的認(rèn)識(shí)。
復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后張彩飛(已出站)和張?zhí)ㄔ谡荆┘安ǘ鞔髮W(xué)Luebert Federico博士為論文并列一作,復(fù)旦大學(xué)戚繼研究員、波恩大學(xué)Weigend Maximilian教授、賓夕法尼亞州立大學(xué)馬紅教授為共同通訊作者。本研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。
菊類全基因組復(fù)制事件分布圖
(Figure 8;Zhang et al. 2020, Molecular Biology and Evolution)
受邀為《Molecular Biology and Evolution》設(shè)計(jì)的候選期刊封面圖
論文鏈接地址:https://academic.oup.com/mbe/article/doi/10.1093/molbev/msaa160/5870293。
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