太阳城集团娱乐城77lm0-澳门太阳城集团图片-澳门太阳城集团赛车-利盈线上娱乐

多倍化或全基因組復(fù)制（whole genome duplication, WGD）被認(rèn)為是被子植物環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化的一種重要機(jī)制。WGD事件后，物種重新二倍化過(guò)程中大量基因丟失，但與環(huán)境適應(yīng)相關(guān)的基因被保留了下來(lái)（Songet al., 2020, Horticulture Research; Wuet al., 2020, Molecular Plant）。對(duì)被保留的基因，前人研究主要集中于轉(zhuǎn)錄因子，對(duì)于轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因子（如RNA binding proteins, RBPs），研究較少。

近日，浙江農(nóng)林大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李彥、吳文武教授與比利時(shí)根特大學(xué)Yves Van de Peer院士聯(lián)合在《New Phytologist》（中國(guó)科學(xué)院1區(qū)Top，IF_5-yr=10.5）上發(fā)表了題為“Convergent and/or parallel evolution of RNA-binding proteins in angiosperms after polyploidization”（被子植物多倍化后RNA結(jié)合蛋白的趨同或平行進(jìn)化）的研究論文。該研究主要基于擬南芥、毛果楊、蘋(píng)果、番茄、大豆、山核桃、水稻、玉米、毛竹、棕櫚等21個(gè)代表性被子植物，結(jié)合基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、調(diào)控組學(xué)以及古氣候?qū)W研究數(shù)據(jù)，揭示了在WGD后被子植物RBP基因趨同進(jìn)化以適應(yīng)K-Pg和晚新生代冰期的全球大降溫。

被子植物主要類(lèi)群形成后，在K-Pg全球大降溫和晚新生代冰期“集中”發(fā)生了兩次WGD事件（R1-WGD和R2-WGD，統(tǒng)稱(chēng)R-WGD）（圖1a）。大量基因在物種重新二倍化過(guò)程中丟失；有趣的是，RBP基因被選擇保留了下來(lái)（圖1b）。在低溫條件下，這些被保留的RBP基因表達(dá)顯著上調(diào)，暗示了它們?cè)诘蜏仨憫?yīng)中的潛在功能。

圖1.現(xiàn)存RBP基因主要來(lái)源于R-WGD

進(jìn)一步研究，從被子植物中高保留和高響應(yīng)低溫的RBP直系同源基因群中，篩選到與晝夜節(jié)律和低溫調(diào)控相關(guān)的GRP7/8(Glycine-rich RNA-binding Proteins 7/8)基因。所研物種普遍在R-WGD后獨(dú)立重復(fù)地保留了GRP7/8基因。更進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)GRP7/8與其上游CBF、RVE、CCA1/LHY等與晝夜節(jié)律和低溫調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子在R-WGD后經(jīng)歷了共保留和進(jìn)化。通過(guò)整合這些基因及其下游基因之間的調(diào)控關(guān)系，研究初步構(gòu)建了被子植物晝夜節(jié)律及低溫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)（圖2a），并推導(dǎo)了其祖先網(wǎng)絡(luò)（圖2b）。相較于現(xiàn)在的被子植物復(fù)雜且穩(wěn)健的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，其祖先網(wǎng)絡(luò)顯得簡(jiǎn)單又脆弱。因此，與晝夜節(jié)律和低溫調(diào)控相關(guān)基因的共保留和進(jìn)化對(duì)于低溫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重塑和升級(jí)具有重要作用，這可能是被子植物在全球大降溫時(shí)期得以幸存的重要因素。

圖2.晝夜節(jié)律和低溫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在R-WGD后的重塑和升級(jí)模式圖

近年來(lái)，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吳文武教授課題組基于植物基因組等大數(shù)據(jù)，從趨同進(jìn)化的角度出發(fā)，研究被子植物重要性狀的起源和進(jìn)化。先后發(fā)現(xiàn)在全球大降溫時(shí)期A(yíng)P2/ERF III與IX亞族在雙子葉植物中的趨同擴(kuò)增(Guoet al., 2022)；揭示其成員CBF/DERB1及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在被子植物中的起源和進(jìn)化(Nieet al., 2022)。基于多物種低溫轉(zhuǎn)錄組(Wanget al., 2023a)，構(gòu)建了雙子葉薔薇類(lèi)植物祖先低溫響應(yīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)(Guoet al., 2023)，并揭示轉(zhuǎn)錄因子BBX29非依賴(lài)于CBF通路負(fù)調(diào)控植物耐寒性的分子機(jī)制(Wanget al., 2023b)。本研究是在這些研究的基礎(chǔ)上，持續(xù)研究取得又一重要進(jìn)展。

浙江農(nóng)林大學(xué)亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一單位和通訊作者單位，博士生郭良宇、青年教師王朔和碩士生焦茜（已畢業(yè)）為共同第一作者，比利時(shí)根特大學(xué)Yves Van de Peer院士、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李彥教授、吳文武教授為本文共同通訊作者，碩士研究生鄧德銀、青年教師劉華和中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士后葉曉雪參與了此項(xiàng)研究。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（31871233），根特大學(xué)Methusalem基金（BOF.MET.2021.0005.01）以及歐洲研究委員會(huì)（HORIZON EUROPE No 833522）的資助。

（國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室  吳文武）