南京林业大学曹福亮院士团队解析重要裸子植物水杉和红豆杉基因组

水杉和红豆杉是裸子植物Conifer II（除松科外的其他松柏类植物）分支的重要代表树种。近年来，曹福亮院士领导的团队先后对这两个重要物种的基因组进行了解析并开展了相关研究。

水杉（Metasequoia glyptostroboides Hu et Cheng）为柏科水杉属唯一现存种，是我国特有的珍贵孑遗树种，由我校老校长郑万钧院士和我国植物分类学奠基人胡先骕先生共同为其定名。自二十世纪四十年代被发现以来，水杉作为和平和友谊的象征被送到世界各地种植。在科研领域，水杉对于植物学、古植物学、演化生物学和古地理学等研究也具有重要意义。近日，以南京林业大学付芳芳教授为第一共一作者，曹福亮院士、尹佟明教授、薛良交教授为共同通信作者在植物学著名期刊Plant Communications (IF:10.5)在线发表了题为“The Metasequoia genome and evolutionary relationship among redwoods”的研究论文（doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100643），全面解析水杉基因组，揭示水杉环境适应机制及红杉亚科演化过程。

研究应用三代测序和Hi-C技术对水杉基因组进行测序组装，得到8.07 Gb染色体级别的高质量基因组。分析表明进化过程中，水杉丢失和收缩的基因家族远多于获得和扩张的基因家族。转录组比较发现，水杉和几种被子植物在水淹胁迫响应中的基因表达调控上具有较高的保守性。研究揭示了红杉亚科三个单种属树种遗传和形态的多样性可能是由于从祖先种群中随机保留了不同的等位基因，同时明确了北美红杉为同源六倍体，且多倍化后染色体的剧烈重排可能是造成裸子植物多倍体现象较少的原因。

红豆杉是Conifer II红豆杉科植物，因富含抗癌成分紫杉醇而备受关注。团队此前对云南红豆杉（Taxus yunnanensis）进行了基因组解析，组装获得高质量染色体级别的云南红豆杉基因组（10.7Gb），探讨了红豆杉与其他裸子植物的遗传进化关系及其基因组增大的原因，同时通过紫杉醇合成通路的构建，发现紫杉醇合成基因多以基因簇的形式分布在12号染色体上，编码紫杉醇合成羟化酶的CYP725A基因家族表现出明显的扩张，同样在12号染色体上形成串联重复的分布。研究成果“Taxus yunnanensis genome offers insights into gymnosperm phylogeny and taxol production” 以付芳芳教授为共同第一作者，汪贵斌教授为共同通讯作者发表于国际知名期刊Communications Biology上。

近年来，曹福亮院士团队强化高质量人才队伍建设，积极整合优势多学科资源，开展有组织科研，对银杏、水杉、红豆杉等重要裸子植物树种，红花油茶、文冠果等重要经济林树种，阿里沙棘、江孜沙棘、红柳、乌柳等西藏地区重要经济生态树种，以及云南和陕西大熊猫保护区重要竹种进行遗传进化、生物育种、数字栽培和加工利用等创新研究，产生了一批高水平的科研成果，为实现自主创新能力提升提供了强有力的支撑。

来源：南京林业大学

转自：“植物研究进展”微信公众号

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