項(xiàng)目文章 | 異源四倍體方莖白粉藤基因組組裝與抗旱機(jī)制研究獲最新進(jìn)展

文章標(biāo)題：The?Cissus quadrangularis?genome reveals its adaptive features in an arid habitat

期刊名稱：Horticulture Research

研究物種：方莖白粉藤

百邁客提供：Hi-C測序服務(wù)

2024年4月，Horticulture Research?在線發(fā)表了中國科學(xué)院武漢植物園等單位合作完成的題為《The?Cissus quadrangularis?genome reveals its adaptive features in an arid habitat》?的研究論文，主要報(bào)道了方莖白粉藤染色體級(jí)別的基因組組裝結(jié)果，并初步解析了其干旱適應(yīng)性機(jī)制。

方莖白粉藤（Cissus quadrangularis）是葡萄科白粉藤屬多年生肉質(zhì)藤本，主要分布于熱帶亞熱帶地區(qū)，具有很強(qiáng)的抗旱能力。方莖白粉藤的葉片和莖中的光合途徑不同，葉片中為C3途徑，而莖中為景天酸代謝（crassulacean acid metabolism，CAM）途徑，是研究植物干旱適應(yīng)和CAM起源的好材料。

本研究利用150×二代基因組序列對(duì)方莖白粉藤的基因組特征進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果表明其基因組大小約為680Mb，雜合率為4.09%，為異源四倍體（2n=4×=48）。結(jié)合HiFi和Hi-C測序技術(shù)組裝出染色體水平的基因組。根據(jù)方莖白粉藤與二倍體圓葉白粉藤基因組的親緣關(guān)系，將該基因組分為A和B亞基因組。等位基因的表達(dá)分析結(jié)果顯示A為主效基因組。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明方莖白粉藤與葡萄約在68.4個(gè)百萬年前發(fā)生分化，與圓葉白粉藤約在28.3 個(gè)百萬年前發(fā)生分化。方莖白粉藤基因組在近期還發(fā)生了一次全基因組二倍化事件，形成了異源四倍體。

多物種基因家族收縮擴(kuò)張比較分析結(jié)果顯示，方莖白粉藤中LEA、R gene、CYP450等基因家族發(fā)生了擴(kuò)張。此外，轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果顯示干旱條件下方莖白粉藤莖中角質(zhì)、木質(zhì)素和蠟質(zhì)合成相關(guān)基因上調(diào)表達(dá)，有助于莖中的水分保持。以C3途徑的葉片為對(duì)照，利用轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析了莖中基因的表達(dá)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)PPCK和NAD-ME等基因的表達(dá)有明顯的晝夜節(jié)律，可能與莖的CAM途徑相關(guān)。

本研究是該團(tuán)隊(duì)成員在白粉藤屬植物圓葉白粉藤基因組組裝的基礎(chǔ)上，再次開展的對(duì)異源四倍體方莖白粉藤的基因組解析和干旱適應(yīng)性探究。該工作豐富了白粉藤屬物種的基因組信息，為植物的抗旱性研究提供了新線索，也為葡萄科物種的進(jìn)化研究提供了參考。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhae038

文章來源于園藝研究