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2024年8月，云南农业大学董扬教授团队和中国科学院西双版纳热带植物园郁文彬研究员团队在国际植物学期刊Frontiers in Plant Science上联合发表了题为Chromosome-level assembly of Lindenbergia philippensis and comparative genomic analyses shed light on genome evolution in Lamiales 的研究论文。
该研究构建了染色体水平的钟萼草基因组，并进一步整合唇形目的12科14个物种高质量基因组数据，通过联合Ks分析和共线性深度分析，重建并验证了唇形目物种的多倍化历史。染色体核型重建显示唇形目的祖先核型（LAK）的原染色体为11条，随后发生复杂多样性演化过程，揭示了唇形目的古基因组在物种演化过程中经历过高度灵活的重组。该项研究为唇形目物种的多倍体和核型重塑提供了新的见解和全基因组证据，对物种多样化和基因组演化研究的理解至关重要。
唇形目植物包括24个科，超过23,755个物种，是一个形态特征高度多样化的植物类群，并且在园艺、观赏和药用植物品种的培育中发挥着重要作用。全基因组复制（Whole-genome duplication，WGD）及其随后的后多倍体二倍化（post-polyploid diploidization，PPD）过程代表了最激烈的核型演化类型，为促进该物种多样性注入了巨大的潜力。当前，关于唇形目物种的多倍化历史以及WGD事件后的基因组和亚基因组演化式样的相关研究较少。本研究通过k-mer分析和流式细胞技术评估得到钟萼草的基因组大小为416.78
Mb/396.66 Mb。利用Oxford Nanopore长读长、Illumina短读长和Hi-C测序等数据完成了钟萼草染色体水平基因组组装，基因组大小为393.39
Mb/407.46 Mb。钟萼草基因组注释后共得到250.16
Mb（61.40%）重复序和25,693个蛋白编码基因。图1 钟萼草与其他16个唇形目物种的基因组特征及比较
整合Ks分析和共线性深度分析发现怀集报春苣苔（Primulina huaijiensis）在γ-WGT事件发生后经历了3轮二倍体化事件，而不是之前报道的2轮二倍体化事件。此外，研究发现继γ-WGT事件后，除木犀科、报春科和车前科，大多数唇目类群共享了一个共同的二倍化事件（L-WGD）。图2 唇形目物种多倍体化历史推断
利用WGDI核型演化分析推断唇形目的祖先核型（Lamiales
Ancestral Karyotype，LAK）由11条原染色体组成（LAK，n=11）。进一步对8个唇形目物种中的多倍化后的LAK（post-LAK）演化轨迹分析表名，这8个种都拥有比较保守的核型，并且共享了1次染色体末端融合（end-to-end
joining，EEJ）；随后，除互叶醉鱼草（Buddleja alternifolia）外，另外7个物种又共享了一次EEJ。总体而言，异倍体（dysploid）和非异倍体（non-dysploid）变化促进了唇形目物种的核型多样演化。图3 唇形目祖先核型的构建和8种唇形目物种的染色体进化轨迹
相关研究成果不仅提供了列当科钟萼草高质量参考基因组新资源，而且为深入解析唇形目物种的多倍化与核型重塑演化历史提供了新的见解和基因组证据。本研究得到国家自然科学基金、云南省基础研究重大项目、海南省重点研发项目、海南省国家公园研究院基金、兴滇英才计划等项目的支持。云南农业大学董扬教授与中国科学院西双版纳热带植物园郁文彬研究员共同担任通讯作者，云南农业大学食品科学与技术学院博士研究生陈保政和云南省生物大数据重点实验室博士研究生李大伟为第一作者。云南农业大学陈玮教授、朱怡凡博士和段胜常博士、上海交通大学纠松涛副研究员等也参与了该项研究。原文链接：
https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1444234About Medicinal Plant Biology
Medicinal Plant Biology 是一本开放获取的期刊，致力于传播药用植物领域的最新研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、方法、评论、观点、社论等。期刊主编由中国科学院分子植物科学卓越创新中心陈晓亚院士和John Innes Centre的Cathie Martin院士共同担任。目前期刊已被DOAJ、CABI等数据库收录。
期刊官网：
www.maxapress.com/mpb
投稿链接：
mc03.manuscriptcentral.com/mpb
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