科学家研讨提醒百岁兰“永不落叶”的隐秘

发表时间：2024-09-28 17:46:31 来源：杏彩平台客户端-小型植物

  被国际植物学会列为国际八大珍稀植物之一的百岁兰“永不落叶”的隐秘总算被破解了。7月12日，《天然通讯》以《百岁兰基因组提醒其沙漠极点干旱环境下的长命机制》为题，刊发了中外科学家历时3年基因组研讨的最新效果。

  百岁兰又叫千岁兰，是买麻藤类单种科百岁兰科孑遗植物。其一生只要两片叶子，继续成长不掉落，叶子寿命为植物界最长，其个别在原产地可存活达3000年之久，故此得名。化石记载百岁兰从前广泛散布于巴西、葡萄牙等地，现在天然居群幸存于安哥拉与沙漠（国花）。

  据了解，自2017年开端，在我国科学院中非联合研讨中心的安排下，我国科学院武汉植物园研讨员王青锋团队、深圳中科院仙湖植物园研讨员万涛团队，以及Gobabeb研讨中心、英国Kew植物园、我国科学院植物研讨所、英国伦敦玛丽女王大学、比利时根特大学等合作单位的科学家联合发动了百岁兰基因组与习惯性进化机制的研讨工作。

  经过接连3年屡次的户外调查和取样，研讨人员选用第三代测序技能和Hi-C 技能辅佐拼装注释取得了百岁兰6.8G的基因组全长序列，Scaffold N50 达 295.50 Mbp，93.65%的序列锚定到 了21条染色体上，结合RNA-seq、Bisulphite-seq、sRNA-seq、核磁共振、激素测定等剖析，对百岁兰的演化前史和生态习惯性进行了研讨。

  研讨发现，百岁兰物种分解产生之后约8千6百万年产生了一次独立的全基因组加倍（WGD），基因组在近1~2个百万年内阅历了剧烈的转座子迸发，但高频的非同源重组抵消了大部分扩增的转座子序列。上述改变产生的时刻和百岁兰所在沙漠的构成前史（约至少8千万年前构成的地球上最陈旧沙漠）有着十分强的关联性。

  经过对百岁兰原始分生安排和新老叶段的甲基化测序和比较，发现百岁兰基因组全体出现极点重度甲基化，并经过CHH位点甲基化动态差异来特异性调理缄默沉静转座子，以保持分生安排细胞基因组完整性，防止DNA的有害骤变。有意思的是，重度的甲基化好像加快了百岁兰基因组脱氨基的速率，使得其G-C含量反常低。在绵长的极点干旱和贫养分的条件下，百岁兰基因组演化朝着小且“低能耗”的方向演化。

  经过与其他代表性陆地植物的比较剖析，相关抗性基因（HSP, LRR, WRKY, bHLH等）在百岁兰中产生了显着扩增，触及细胞稳态、细胞成长速率、DNA修正的许多转录因子的表达款式，尤其是调控植物分生安排分生才能的ARP和KNOX1共表达形式与其他种子植物差异显着，使得百岁兰能继续不断的取得新分解的叶片细胞，确保两片叶子的继续伸长。研讨还发现掉落酸ABA组成限速酶NCED4在百岁兰不同安排差异表达可能是由发动子区CHH差异甲基化调控引起的。

  该研讨标明，百岁兰的基因组演化与其近1亿年以来阅历的地质环境剧变和继续高温干旱影响有较强的关联性，趋向小且“低能耗”。重度甲基化和CHH位点调理，有用的确保了百岁兰基因组在世代交替过程中的完整性；调控初生分生安排发育转录因子表达形式的改变很可能会影响了该物种如今的形状建成款式，特异性下降的细胞成长速率、细胞内稳态建成使得百岁兰的两片叶子缓慢而健康的成长，而抗热、高度木质化的叶片进一步助其习惯极度干旱的环境。（来历：我国科学报朱汉斌）