• 题目:CGM 第118期:榕树与榕小蜂基因组揭示协同进化机制
  • 时间:美国中部时间 2020年10月21日(星期三)8PM(北京时间10月15日 9AM)
  • 地点:Tencent live stream
  • 主讲人:张兴坦,2009年本科毕业于哈尔滨工业大学,2015年博士毕业于重庆大学。2015年-2020年就职于福建农林大学,讲师、副教授。现为中国农业科学院深圳农业基因组研究员。

中文摘要

榕树以其壮观的气生根而闻名于世。榕属植物是桑科最大的一个属,约含有830个种。榕树具有雌雄同株和雌雄异株不同的性别形态,其中白肉榕亚属和榕亚属均为雌雄同株,无性别之分。无花果亚属、糙叶榕亚属、聚果榕亚属和薜荔榕四个亚属大多数榕树属于(功能性)雌雄异株榕树,其雌树榕果内雄花败育,只有长花柱雌花,最终生成种子;而雄树榕果内具有雄花和短花柱雌花,雌花可供榕小蜂寄生,最终产生花粉和花粉运输载体——榕小蜂。另外,大部分雌雄异株榕树均无气生根之茂(斜叶榕等除外)。 榕树花开于果内,又称隐头花序。每一种榕树都需要一种特定的榕小蜂进入果子传粉。这种专性共生关系形成了独特的榕蜂共演化系统。榕树的这些特征,引发人们提出一系列有趣的科学问题: 1)气生根形成的遗传机制是什么? 2)何种基因控制榕树性别决定? 3)榕属的祖先是雌雄同株还是雌雄异株? 4)榕树通过何种机制吸引专性传粉榕小蜂? 5)榕蜂共适应/共演化的遗传机制是什么? 6)不同榕亚属的起源与系统演化地位是什么? 为了回答上述问题,我们对含有气生根、雌雄同株的小叶榕,不含有气生根、雌雄异株的对叶榕,以及小叶榕的专性传粉小蜂进行基因组测序。 两个榕树基因组的比较显示染色体的重排参与榕树的适应性演化。生长素通路相关基因的扩张与生长素含量的快速积累促进了榕树气生根的形成。榕属植物性别分化以后,AG基因发生了两次复制,并产生新功能,其中FhAG2位于重组抑制区且是雄性特异性序列,从而形成对叶榕的性别决定的候选基因。 通过挥发物分析和电生理实验鉴定到该亚属中三种代表榕树吸引对应的专性传粉小蜂的活性气味成分均具有物种特异性,它们都属于1)经由甲羟戊酸途径合成的多种倍半萜组分,和2)由莽草酸通路合成的4-甲基苯甲醚。 基于聚果榕亚属的群体分析显示,五个甲羟戊酸途径和四个莽草酸通路相关基因受到纯化选择。与之对应,榕小蜂中存在多个嗅觉感应相关基因受到强烈的选择性清除压力。 以上结果首次在基因组水平上揭示了榕树-榕小蜂在形态和生理方面的协同演化对双方类群的协同多样化的重要影响。

参考文献

Zhang, X., et al., Genomes of the Banyan Tree and Pollinator Wasp Provide Insights into Fig-Wasp Coevolution. Cell, 2020. 183: p. 1-15.

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