• 题目:睡莲基因组和早期开花植物进化
  • 时间:北京时间2020年1月15日 9PM
  • 地点:Zoom and Bilibili live stream
  • 主讲人:张亮生,福建农林大学海峡联合研究院教授(特聘)/PI,博士生导师,金山学者青年拔尖人才,福建省高层次境外C类引进人才。2012年获得复旦大学博士学位,2012年至2013年在宾州州立大学进行博士后研究。近年来以第一作者或通讯作者在Nature,Molecular Plant、Plant Physiology、New Phytologist、Plant Journal、Horticulture Research等国际著名期刊发表论文近30篇,影响因子总和近200分。

中文摘要

测序技术发展迅速,特别是近几年三代测序技术发展突飞猛进。 相比传统二代技术大片段文库构建需要昂贵的费用,三代测序技术克服大片段文库构建问题,直接对DNA大片段进行测序且费用不高,使从头组装基因组价格大幅下降,如植物中最早使用三代测序技术完成的复活草(Oropetium thomaeum)基因组。我们课题组在此背景下选择了一个只有400M左右的睡莲基因组,使用三代测序技术从头组装和注释,并没有花费很多经费完成高质量睡莲基因组从头拼接和注释工作。 由我领导福建农林大学团队,南京农业大学,比利时根特大学和美国宾州州立大学等多家单位参与的研究工作《睡莲基因组和早期开花植物进化》(The water lily genome and the early evolution of flowering plants)在国际顶尖学术刊物《自然》(Nature )上发表。

开花植物又叫被子植物,主要由真双子叶、单子叶以及木兰类和早期开花植物类群。早期开花植物类群有无油樟目、睡莲目以及木兰藤目。睡莲作为早期被子植物类群,其基因组和生物学特点是理解被子植物起源和快速辐射的关键一环,具有重要的进化地位和基础研究价值。睡莲又是最重要的观赏花卉之一,具有重要的经济和文化价值。 睡莲从东北至云南,西至新疆皆有分布;在植物园、公园、小区的水体里都有种植。睡莲和荷花是全世界非常重要的水生观赏花卉。近20年通过杂交技术培育了大量的睡莲品种,围绕睡莲花开发出了睡莲茶和香水等产品。在文化上,莫奈的睡莲油画非常有名,是印象派画作的代表作;睡莲图案在众多国家国徽、国旗、钱币、邮票上也有出现。

该研究有两个方面的重要成果:一是由于睡莲独特的进化位置,其基因组与转录组结果展示了早期被子植物的进化特点和特征,对揭示被子植物起源和进化具有重大意义。二是睡莲具有花香和蓝色花瓣,该研究解析了花香合成途径以及蓝色花瓣合成关键基因,为园艺植物分子遗传育种提供了重要的目标基因。

基因组专家表示“睡莲是被子植物(开花植物)起源和进化过程中重要节点。张亮生团队基于睡莲基因组数据分析确定了无油樟和睡莲的进化位置,确定了睡莲祖先发生过多倍化,并且通过睡莲基因组研究其花器官发育ABCE模型以及花色花香的合成途径揭示了早期被子植物的一些进化特征。特别是发现睡莲基因组多倍化对睡莲的起源和广泛分布有贡献,加深了我们对多倍化的认识。该研究是被子植物演化研究的一个重要标志性工作。”

园艺植物专家表示“该研究在睡莲基因组及花色、花香等重要观赏性状分子机制方面取得的新突破,对我国观赏园艺领域物种起源演化及重要性状的基础研究具有重要的推动作用,为其他园艺作物复杂基因组解析提供了借鉴。”

详细文章介绍请见BioArt植物的专家点评文章。

参考文献

Liangsheng Zhang, Fei Chen, Xingtan Zhang, Zhen Li, Yiyong Zhao, Rolf Lohaus, Xiaojun Chang, Wei Dong, Simon Y. W. Ho, Xing Liu, Aixia Song, Junhao Chen, Wenlei Guo, Zhengjia Wang, Yingyu Zhuang, Haifeng Wang, Xuequn Chen, Juan Hu, Yanhui Liu, Yuan Qin, Kai Wang, Shanshan Dong, Yang Liu, Shouzhou Zhang, Xianxian Yu, Qian Wu, Liangsheng Wang, Xueqing Yan, Yuannian Jiao, Hongzhi Kong, Xiaofan Zhou, Cuiwei Yu, Yuchu Chen, Fan Li, Jihua Wang, Wei Chen, Xinlu Chen, Qidong Jia, Chi Zhang, Yifan Jiang, Wanbo Zhang, Guanhua Liu, Jianyu Fu, Feng Chen, Hong Ma, Yves Van de Peer & Haibao Tang. The water lily genome and the early evolution of flowering plants. Nature 577, 79–84 (2020) doi:10.1038/s41586-019-1852-5

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