新植物学家|基因组研究揭示秋海棠的多样性形成和适应性进化机制。
本研究的测序和组装数据已存储于国家基因库生命大数据平台(CNGBdb)，项目编号为CNP0001056？。
秋海棠植物主要分布在热带和亚热带地区，大多数种类生活在潮湿的环境中，属于典型的阴生植物。此外，秋海棠是园艺中最有价值的观赏花卉之一，叶型和叶斑多种多样，色彩丰富，观赏价值很高。
研究团队完成了花秋海棠、百色秋海棠、大花秋海棠、盾叶秋海棠等4种秋海棠的全基因组组装，完成了74种全球代表性物种的浅层基因组测序。组装结果显示，四个物种的基因组大小在331 MB到799 MB之间，基因数量在22059到23444之间，BUSCO评价达到91%以上。高质量的基因组组装为秋海棠的功能基因组学研究和分子育种提供了重要参考。
研究还发现，秋海棠的祖先在大约3500万年前经历了一次独特的全基因组加倍事件(WGD)，为秋海棠的多样性进化和耐荫性做出了重要贡献。WGD发生后，许多与光合作用和能量代谢相关的基因被保存和富集，并发现与红光、蓝光和紫外光接收相关的受体基因(PHOT、CYR1/2、PHY和UVR8)均保留多拷贝，其中部分基因已发生功能分化，这对于秋海棠植物适应遮荫环境、提高光合利用率具有重要意义。
发现转座子(TE)在秋海棠基因组中占有很大比例，且其种间特异性较高。不同物种间活性碲的种类和数量存在明显差异。TE在功能基因启动子和内含子等不同位置的插入方式和数量在不同物种间存在明显差异，且部分与胁迫反应相关的基因插入存在偏差，揭示了TE与秋海棠属物种的形成和适应性密切相关。
此外，杂交和基因渗入对秋海棠的多样化贡献很大，特别是在美洲分布的物种中，祖先可能有过多次杂交事件。
研究结果为揭示秋海棠属植物的多样性形成和适应性进化提供了新的见解，为秋海棠属植物的后基因组学研究提供了重要参考。
胡仙植物园植物研究中心的李令飞博士、董珊珊博士、李娜博士，华大生命科学研究院的陈晓丽博士、方东明副研究员、郭星博士为论文第一作者。此外，还有多家国内外科研院所合作伙伴参与研究，包括爱丁堡皇家植物园、西双版纳植物园、南宁植物园、上海陈山植物园、新加坡植物园、中国科学院植物研究所、昆明植物园、福建农林大学、南京农业大学、华南农业大学、广东省农业科学院、美国佛罗里达大学、比利时根特大学等。华大生命科学研究院研究员刘欢和胡仙植物园研究员张寿洲是通讯作者。相关工作得到了国家R&D重点项目和深圳市城管局科研项目的支持。
参考文献:https://doi . org/10.111/NPH . 17949。