演化创新在生命之树中占据重要地位，像被子植物的花和鸟类的羽毛，它们为各自的生态位开辟了新的可能性。理解这些创新如何产生是演化生物学和发育生物学研究中的核心问题之一。越来越多的研究指出，新基因是推动演化创新的关键因素之一。几乎所有物种中都有一些孤儿基因，而孤儿基因的形成方式多种多样，其中从头起源（de novo origination）尤为引人注目，因为这类基因在演化创新中扮演着重要角色。研究已证实水稻和拟南芥中存在从头起源的基因，但在其他植物中这种基因的普遍性、它们是否促进了表型的创新、以及de novo基因如何快速影响蛋白质的多样性和生物功能等问题，仍需深入探索。
桃是属于蔷薇科的果树，起源于中国，早在4000多年前便开始被人类栽培。桃的品质多样性主要体现在果实的颜色、大小、形状、口感和香气等方面。不同品种的桃，如黄肉桃和白肉桃，展现出不同的风味特点，前者通常味道浓郁，后者则更加甜美。此外，还有如蟠桃、油桃等独特品种，各具特色。近年来，越来越多不同品种的桃基因组被测序，结合其品质多样性使其成为研究新基因和演化创新的重要模式系统。
2024年10月，Horticulture Research上线了（Advance Access）武汉植物园韩月彭课题组题为De novo gene integration into regulatory networks via interaction with conserved genes in peach的研究论文。
研究人员对不同品种桃基因组数据进行系统发育地层学分析，鉴定到桃至少存在178个de novo基因 （图1）。进一步研究表明de novo基因和保守基因在基因特征和表达模式上存在明显差异。GO富集分析表明，I型de novo基因来源于与质体修饰功能相关的序列，而II型基因则推测来源于与生殖功能相关的序列。最后，不同组织和发育阶段的转录组数据表明，de novo基因已经在进化过程中被融入到桃现有的调控网络中，发挥着在植物生长和发育中的重要作用，这一点也得到了WGCNA分析和QTL数据的支持。该研究为解析de novo基因在不同品种桃品质存在多样性的起源演化提供了新视角，也为新基因如何作用新性状起源提供了新例证。
图1 桃de novo基因的鉴定与表达模式分析
中国科学院武汉植物园曹运鹏副研究员为该论文的第一作者，韩月彭研究员为该论文的通讯作者。特别感谢青岛农业大学宋辉教授为de novo基因的鉴定提供的宝贵意见。该研究得到了国家自然科学基金（U23A20206、32201602）、湖北省自然科学基金（2023AFB1036、2022CFB932）、北京生命科学学院项目（2023200CC0270）和国家桃产业体系（CARS-30）等的资助。
作者及团队介绍
韩月彭研究团队主要从事桃等果树果实品质与代谢的分子遗传学研究，着重于阐明风味和色泽等品质性状形成机制，并致力于桃重要经济性状的分子改良，创制优质新材料。在Plant Cell、Molecular Plant、Journal of Integrative Plant Biology、New Phytologist、Plant Biotechnology Journal、Plant Physiology、Horticulture Research、Plant Journal 等植物学权威期刊发表SCI论文近百篇。
Hortic Res | 基因组测序发现桃红花性状决定候选基因
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南京农业大学英文期刊
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