【科研动态】作物研究所在叶下珠科药用植物基因组研究取得新进展
近日，广东省农业科学院作物研究所特色作物与南药团队联合华南农业大学、南京林业大学、深圳基因组所和华南师范大学等单位，在The Plant Journal（中科院一区，IF=7.2）发表了题为“Haplotype-resolved genomes of octoploid species inPhyllanthaceae family reveal a critical role for polyploidizationand hybridization in speciation”的研究论文，初步揭示了杂交与多倍化事件在叶下珠科形成过程中的重要作用。作物所李方平、徐世强博士，深圳基因组所侯壮伟博士，华南师范大学韩丹璐副教授等为论文共同第一作者，作物所王继华研究员和南京林业大学王则夫教授为共同通讯作者，作物所蔡时可研究员、华南农业大学周筱帆研究员、王少奎研究员、广西大学张积森教授、华南师范大学阳成伟教授和水稻所赵均良研究员等对项目进行指导。
叶下珠科（Phyllanthaceae）包含超过2000个物种，大部分具有药用功能。叶下珠科的物种具有多种不同的染色体倍性和复杂的演化历史，其中守宫木属与叶下珠属的系统发育关系复杂。本研究对守宫木属八倍体药用植物龙脷叶（Sauropus spatulifolius）与叶下珠属八倍体药用植物油柑（Phyllanthus emblica）进行了高质量（无塌缩）分型基因组的组装，其中，龙脷叶基因组共103条染色体，大小为4.88 Gb；油柑基因组共104条染色体，大小为1.82 Gb。此外，并重构了已发表的四倍体物种守宫木和二倍体物种越南叶下珠基因组数据，对相关类群的物种形成历史进行了系统发育、分化时间估算、Ks分布曲线等分析。结果表明，在48百万年前，叶下珠科的祖先物种Ancester I（2n=2x=26）分化为二倍体倍性Ancester II（2n=2x=26）和Ancester III（2n=2x=26）。后者约在35 百万年分化为Ancestor-A与Ancestor-B（2n=2x=26），且发生了杂交多倍化事件，形成了守宫木属古老的四倍体祖先Ancestor-AB（2n=4x=52），约在30 百万年时分化为出叶下珠属多倍体祖先类群Ancestor-ASB（2n=4x=52）与守宫木属多倍体祖先类群Sauropus clade（2n=4x=52）。而在后续的演化进程中，叶下珠属的祖先类群发生了一次同类群杂交或自发多倍化（p-WGD-2），形成了同源异源八倍体物种油柑（2n=8x=104）。守宫木属祖先类群分化为两支，一支最终演化为四倍体物种守宫木（2n=4x=52），另一支则经历了分化、杂交多倍化、染色体丢失等，最终演化为现存的非整倍体八倍体物种龙脷叶（2n=8x=103）。本研究揭示了多次杂交与多倍化事件共同塑造了叶下珠科复杂的物种形成历史。该研究得到广东省科技项目、广东省农业科学院作物研究所所长基金“悬赏制”项目和广东省农业科学院人才培养项目（优秀博士和金颖之星人才项目）支持。
原文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.16767
图1.油柑与龙脷叶高质量（无塌缩）分型基因组特征
图2. 叶下珠科物种形成历史简图