年7月14日，中科院武汉植物园王青锋/陈进明团队在植物学顶级期刊NaturePlants（IF=17.）上颁发了题为“Theslow-evolvingAcorustatarinowiigenomeshedslightonancestralmonocotevolution”的钻研论文，该钻研经过建立高品质的石菖蒲基因组，对照剖析了代表性单据叶植物的全基因组退化，建立了单据叶植物的祖宗核型，并显示了初期单据叶植物适应湿地或水生栖身地的分子机制，进而为单据叶植物的本原和百般性钻研供给了新偏见。

图1文章颁发讯息

单据叶植物是着花植物中最重大的分支之一，其物种百般性约占被子植物的21%。根据化石纪录，有学者觉得单据叶植物本原于水生处境，但这需求来自古生物学或遗传学的帮助。菖蒲目（Acorales）是单据叶植物中现存的最先分支，与其余统统单据叶植物互为姐妹类群，是钻研初期单据叶植物的巴望材料，经过建立高品质的菖蒲目基因组可为单据叶植物本原钻研供给新偏见。别的，重塑核型退化、剖析WGD或多倍化对单据叶植物退化的影响，也是显示单据叶植物退化过程的重大剖析体例。

经过在菲沙举办PacBio和Hi-C测序，钻研者建立的石菖蒲基因组巨细为.18Mb，ContigN50=.57Kb，并将.11Mb的序列锚定到12条染色体上。石菖蒲基因组中反复序列占比为42.12%，共包含个卵白编码基因。基于种内共线性、Ks剖析，钻研者阐明了石菖蒲仅产生一次WGD事务；别的，石菖蒲存在显然的亚基因组上风（亚基因组抒发不同、转座子密度等）。

图2石菖蒲基因组特色和WGD剖析

经过与别的单据叶植物举办对照剖析，钻研者发觉石菖蒲共线性地区数目多、衰放慢，氨基酸序列取代率也最为迟钝，这些凭据说明，在统统已测序的单据叶植物基因组中，石菖蒲具备最保守的基因组机关。钻研者进一步断定了序列取代率和WGDs与单据叶植物间的共线衰减率呈负关系，这或许是石菖蒲基因组机关演变相对较慢的缘故；但共线衰减率与基因组巨细间没有显著关系性，这说明基因组的反复部份不会显著影响单据叶植物之间的基因组机关或基因依序坚持。别的，经过与代表性单据叶植物和外群（莲）的对照基因组剖析，钻研者发觉表观遗传调控、基因抒发、基因长度和外显子数是治理石菖蒲基因组机关演变的重大要素。

图3石菖蒲共线性衰减率和取代率最低

基于石菖蒲和别的单据叶初期分支物种，钻研者操纵“六步法”，对已颁发的单据叶植物pre-τAMK（祖宗核型）举办了革新，AMK染色体数由2n=10取代到更初期的2n=12。基于新的祖宗核型，钻研者重构了单据叶植物初期的核型演变进程：单据叶祖宗AMK（2n=12）经过谱系奇异性WGD孕育了石菖蒲基因组，以抵达2n=24染色体中央体，而后经过12次合并抵达12条当代染色体。别的，钻研者基于对照基因组学的退化场景显示了自AMK以来的单据叶植物古史，此中石菖蒲是其余现存单据叶植物的姊妹，其核型与AMK最为如同。

图4单据叶植物祖宗核型AMK的重构

单据叶植物做为一个单系类群，具备奇特的表型，如平行叶脉、短寿初根和茎中散开的维管教。基于基因眷属对照和转录组剖析，钻研者断定了一系列的重大基因眷属演变事务：比方与拟南芥比拟，DOT3基因在单据叶植物和睡莲目植物中产生丧失，这与上述类群平行/掌状叶脉和初生根（主根）的蜕变关系；COG低磷酸根1（LPR1）和低磷酸根2（LPR2）的扩充，在初期单据叶植物适应水生生存方法中表现了重大影响。总之，钻研者显示了初期单据叶植物样式演变和处境适应性的分子机制。

图5DOT3基因的丧失增进了初期单据叶植物叶和根的蜕变

综上所述，本钻研建立了高品质的石菖蒲基因组，剖析了石菖蒲基因组退化迟钝的缘故，革新了单据叶的祖宗核型AMK，显示了初期单据叶植物的样式演变和处境适应性，为单据叶植物的本原和百般性钻研供给了新偏见。

中科院水生植物与流域生态重心实行室/武汉植物园石涛副钻研员为此钻研的第一做家，法国国度农业食物与处境钻研院JeromeSalse教学、武汉植物园陈进明钻研员和王青锋钻研员为此钻研的共通通信做家。此钻研获得了华夏科学院兵法性先河科技专项（XDB）、国度果然科学基金（、和）和华夏科学院青年翻新增进会（）等项宗旨援助。