前沿 |“活化石”植物苏铁基因组图谱发布

  侏罗纪还原作品中，恐龙旁边的植物大多是苏铁的身影。　华大 供图

      4月19日，深圳华大生命科学研究院（以下简称华大）联合多家科研单位完成苏铁基因组解析工作，并发布苏铁完整基因组图谱。《自然—植物》(Nature Plants)18日以封面文章发表该研究成果，这代表种子植物基因组演化研究中的最后一块拼图已顺利完成。

苏铁作为一种“活化石”植物，是地球上现存最古老的种子植物，大约起源于3亿年前，在侏罗纪时代达到最盛期，曾与恐龙一起称霸整个地球。目前，苏铁被世界自然保护联盟红色名录列为极度濒危物种，是中国国家一级重点保护植物。

苏铁目系统发育树支持现存苏铁是辐射演化的结果 华大 供图

      作为最原始的种子植物，苏铁具有重要的科学价值、生态价值和经济价值。然而，苏铁分支一直缺少完整的基因组图谱。

      2017年，华大启动万种植物基因组计划，同年，华大、深圳市仙湖植物园、中科院昆明植物所联合发起苏铁基因组项目。

      该研究团队基于现存苏铁目339种植物的转录组数据，重建了苏铁类自身的系统发育关系，确定了苏铁演化的完整历史。分子钟分析表明，现存苏铁的多样化同步发生于距今1100至2000万年之间，是中新世以来气候剧烈变化的结果。

Nature Plants封面 华大 供图

      研究发现，伴随着种子植物起源，许多关键创新性状如种子发育、花粉、次生生长相关的基因家族均发生了创新或扩张。在种子植物的祖先节点共发现663个新获得的基因家族和368个扩张的基因家族，推断现存裸子植物的最近共同祖先可能经历了一次古老的全基因组复制事件。

      同时，研究团队在攀枝花苏铁基因组中发现一种细胞毒素蛋白基因(fitD)，该基因起源于细菌，通过水平基因转移的方式转移到真菌和苏铁中。基于苏铁类339个物种转录组数据，研究发现该毒素蛋白只在苏铁中存在，且在苏铁种子和根部高表达，目前尚未在其它植物中发现。

      据深圳仙湖植物园张寿洲教授介绍，本次发现的毒性蛋白能够杀死一些常见昆虫，如棉铃虫、小菜蛾等，目前已通过基因重组技术将其成功应用于棉花，事实证明其杀虫效率比现有抗虫棉更高，可在棉花种植中进行推广。（来源：中新网）