解決長期爭議！水青樹具有導管，提出真雙子葉植物早期進化新觀點

Genome Biology | 解決長期爭議！林金星、焦遠年等團隊發現水青樹具有導管，提出真雙子葉植物早期進化新觀點

責編 | 奕梵

導管是木質部的管狀分子，通常被認為只存在於被子植物中，是區分被子植物與其它維管植物的重要特徵。水青樹

（

Tetracentron sinense

）

隸屬於昆欄樹目，是分佈於我國中部和西南地區的重要珍稀瀕危物種。

儘管水青樹屬於被子植物，但在過去100多年的時間裡，學界普遍認為水青樹僅有管胞，而沒有導管。十多年前，在其木質部中發現導管，但因其特徵不典型而未得到學界的普遍認可。

近日，北京林業大學

林金星

團隊和中國科學院植物研究所

焦遠年

團隊，聯合國內外17家研究機構在

Genome Biology

線上發表了題為

The Tetracentron genome provides insight into the early evolution of eudicots and the formation of vessel elements

的論文。

該研究透過水青樹全基因組和細胞學等分析，確認了水青樹確實具有導管，

釐清

了長期以來對該物種是否具有導管的爭議，為真雙子葉植物的早期進化提供了新觀點。

基於Pacbio長讀長測序與Hi-C技術，該研究首先獲得了水青樹染色體水平

（2n=48）

的高質量基因組組裝。運用顯微切片，以及掃描電鏡和微型計算機斷層掃描技術等手段，對水青樹次生木質部做了深入分析，發現該物種具有兩類管狀分子，其中一類管狀分子數量少，具有端壁結構。

更為重要的是，透過生物資訊學、亞細胞定位、酵母單雜和熒光素酶等分析，

證實了水青樹中存在導管及導管發育的相關基因和調控途徑，從而解決一百多年來關於水青樹中是否存在導管這一懸而未決的爭議。

同時，該研究運用214個單複製基因進行系統發育分析，證實水青樹是目前已測基因組物種中距離核心真雙子葉植物最近的類群，並發現昆欄樹目在進化歷史中發生了兩次全基因組重複事件。由於特殊的系統進化位置，該基因組資料為真雙子葉植物古六倍化事件的研究提供了重要參考。

最後，該文對全國範圍內分佈的水青樹群體進行重測序分析，揭示了這個珍稀瀕危物種的進化歷史和遺傳多樣性，為開展該物種的保護奠定了基礎。

北京林業大學林木分子設計育種高精尖創新中心和生物學院

劉平麗

、

張曦

、

毛建豐

和

洪巖銘

為論文共同第一作者，北京林業大學

林金星

教授和中國科學院植物研究所

焦遠年

研究員為共同通訊作者。北京源宜基因科技股份有限公司的

張仁綱

，中國林業科學研究院的

姜笑梅

、

殷亞方

研究員和

劉波

博士，中國科學院昆明植物研究所

馬永鵬

研究員，北京大學生命科學學院的

賀新強

教授，中國科學院植物研究所

孔宏智

研究員和

葛頌

研究員、北京林業大學的多名碩士和博士研究生以及美國布魯克海文國家實驗室

劉長軍

教授和多位國外合作者參與了本項研究。該研究得到國家自然科學基金、中央高校基本科研業務費和111引智計劃等基金專案的支援。

原文連結：

https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-020-02198-7