11月26日，《自然·通訊》在線發(fā)表了來(lái)自蘭州大學(xué)劉建全團(tuán)隊(duì)的文章《四川金粟蘭基因組揭示被子植物早期分化歷程》，填補(bǔ)了核心被子植物最后一個(gè)主要分枝——金粟蘭目的基因組信息，并對(duì)被子植物的早期演化歷程提供了更為翔實(shí)的證據(jù)。
被子植物是地球上分布范圍最廣、多樣化最高、適應(yīng)性最強(qiáng)的陸生植物類(lèi)群，極大地影響了其他生物類(lèi)群的演化進(jìn)程。然而，由于被子植物在早期經(jīng)歷了快速的輻射進(jìn)化，其內(nèi)部演化關(guān)系遲遲未被解決，這一問(wèn)題也被稱為達(dá)爾文的“惱人之謎”。
目前被子植物被劃分為無(wú)油樟目、睡蓮目、木蘭藤目和核心被子植物。無(wú)油樟目、睡蓮目、木蘭藤目是被子植物的基部類(lèi)群，系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系相對(duì)穩(wěn)定，而核心被子植物包含了約99.95%的被子植物，又可被劃分為雙子葉、單子葉、木蘭類(lèi)、金魚(yú)藻目和金粟蘭目5大類(lèi)群，它們之間的演化關(guān)系一直存在爭(zhēng)議。
近年來(lái)，隨著各類(lèi)群代表物種的全基因組測(cè)序相繼完成，其各自的進(jìn)化歷程均有了可靠的證據(jù)。劉建全團(tuán)隊(duì)在2020年首次報(bào)道了金魚(yú)藻和芡實(shí)的基因組，證明了核心被子植物內(nèi)部存在廣泛的不完全譜系分選和雜交事件是導(dǎo)致樹(shù)形沖突的主要原因。但是金粟蘭目一直未有基因組報(bào)道，其演化歷程以及整個(gè)核心被子植物的演化過(guò)程還有待深入分析。為此，該團(tuán)隊(duì)再次利用Nanopore、Illumina和Hi-C技術(shù)，構(gòu)建了第一個(gè)金粟蘭目植物（四川金粟蘭）的高質(zhì)量染色體級(jí)別基因組，并使用多種分析方法對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了深入的闡述。
通過(guò)使用多種系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)分析，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行串聯(lián)樹(shù)和溯祖樹(shù)的構(gòu)建，同時(shí)評(píng)估長(zhǎng)枝吸引、物種選擇和同源聚類(lèi)方法等的影響，使用多套數(shù)據(jù)集合和多種分析方法，獲得了高可信度的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即金粟蘭目和木蘭類(lèi)具有最近的親緣關(guān)系，且它們一起與金魚(yú)藻目+雙子葉植物構(gòu)成姊妹關(guān)系，而單子葉植物是其他所有核心被子植物的姊妹枝。
同時(shí)，作者也發(fā)現(xiàn)了大量的基因樹(shù)或葉綠體樹(shù)與物種樹(shù)不一致的情況，因此著重評(píng)估了不完全譜系分選（ILS）和雜交事件對(duì)此沖突的貢獻(xiàn)。
此外，本研究還鑒定了四川金粟蘭獨(dú)有的一次WGD事件，同時(shí)5大核心被子植物分枝的加倍事件都不共享；鑒定了花發(fā)育相關(guān)的基因家族，解析了其特有花器官的可能形成原因；鑒定了萜類(lèi)合成和木質(zhì)部形成相關(guān)的基因家族，為今后研究其簡(jiǎn)單木質(zhì)部形成和萜類(lèi)物種合成通路演化提供了基礎(chǔ)。
該研究報(bào)道了高質(zhì)量的四川金粟蘭基因組，填補(bǔ)了核心被子植物金粟蘭目的基因組信息，并通過(guò)多種分析策略和方法，深入揭示了核心被子植物間的復(fù)雜演化歷程。該成果對(duì)于早期被子植物的起源、輻射進(jìn)化以及適應(yīng)性演化提供數(shù)據(jù)支撐和理論基礎(chǔ)。（記者頡滿斌）
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