近日，林生院黃華宏教授課題組在國(guó)際知名植物學(xué)期刊《The Plant Cell》（中科院1區(qū)，IF=11.6）上發(fā)表了題為“InDel variation and contraction of the C-repeat binding factor family contribute to cold sensitivity inBetula fujianensis”（《序列插入缺失變異和CBF轉(zhuǎn)錄因子家族收縮導(dǎo)致閩樺低溫敏感性》）的研究論文。該研究通過(guò)對(duì)瀕危樹(shù)種閩樺進(jìn)行近端粒到端粒水平的基因組組裝，整合比較基因組學(xué)、保護(hù)基因組學(xué)及分子生物學(xué)等多種研究方法，系統(tǒng)闡明了閩樺低溫敏感性形成的遺傳機(jī)制與其種群瀕危的基因組基礎(chǔ)，并據(jù)此提出了針對(duì)性的保育策略，為樺木屬植物的資源保育與可持續(xù)利用提供了重要理論依據(jù)。
樺木屬植物廣泛分布于北半球，是造林綠化的先鋒樹(shù)種，不僅具有重要的生態(tài)價(jià)值，還是重要的森林藥材和飲料資源。該屬不同物種在低溫適應(yīng)性方面表現(xiàn)出顯著差異，然而其背后的演化驅(qū)動(dòng)機(jī)制尚不明確。閩樺作為樺木屬中分布于亞熱帶地區(qū)的物種，是研究低溫適應(yīng)性演化的理想材料。研究人員完成了閩樺的近端粒到端粒基因組組裝，并發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存閩樺種群的遺傳多樣性相較于其溫帶近緣物種（白樺、垂枝樺）下降了10倍以上。進(jìn)一步分析表明，該遺傳多樣性的大幅下降主要與全球降溫期發(fā)生的兩次歷史種群規(guī)模急劇收縮有關(guān)。通過(guò)低溫脅迫實(shí)驗(yàn)證實(shí)，閩樺對(duì)低溫更為敏感，這一特性與其CBF基因家族的收縮以及CBF依賴(lài)途徑中相關(guān)基因的結(jié)構(gòu)變異密切相關(guān)。其中，CBF基因負(fù)調(diào)控因子DEAR1的啟動(dòng)子區(qū)域存在一個(gè)185-bp的插入片段，該片段可顯著增強(qiáng)DEAR1的表達(dá)水平，進(jìn)而減弱閩樺的耐低溫能力。本研究揭示了DEAR1-CBF調(diào)控模塊在樺木屬低溫適應(yīng)性分化中的關(guān)鍵作用，為深入解析植物耐寒的分子機(jī)制提供了新的理論依據(jù)。
圖：閩樺、白樺和垂枝樺的遺傳多樣性、連鎖不平衡及種群歷史
圖：樺木DEAR1變異調(diào)控種間低溫適應(yīng)性分化的模型
浙江農(nóng)林大學(xué)黃華宏教授、吳文武教授與新加坡南洋理工大學(xué)的Jarkko教授為該論文共同通訊作者，浙江農(nóng)林大學(xué)博士生莊和必、林二培教授和北京林業(yè)大學(xué)的謝劍波教授為共同第一作者。東北林業(yè)大學(xué)的李成浩教授、魏明博士，以及南洋理工大學(xué)的劉濟(jì)銘博士為本研究作出重要貢獻(xiàn)。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和浙江省林木新品種選育專(zhuān)項(xiàng)的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plcell/koaf216
（林生院 莊和必 黃華宏）
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