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寿命最长的植物千岁兰如何进行基因分化并决定性别?中国团队研究揭示机制

中新社北京1月16日电 (孙子)已知最长寿的植物之一,千岁兰(又称千岁兰)寿命可达3000年,其形状十分独特,一生只有两片叶子,而且叶子不断生长,永不脱落。这种遗传分化的生物和非生物因素是什么?性别决定的分子机制是什么?这些问题多年来引起了学术界的关注和研究,也引起了公众的兴趣。
据中国科学院植物研究所最新消息,王晓泉课题组通过深入研究,阐明了千岁兰区域类群基因组分化模式和机制,并鉴定了其性别决定系统和性别相关区域。相关成果近日发表在国际学术期刊《Cell Reports》上。

采样地点、栖息地、吗酚本研究中千岁兰种群的生物学和遗传结构。图片提供:中国科学院植物研究所
论文通讯作者王晓泉研究员表示,千岁兰是裸子植物中唯一现存的千岁兰科成员,被国际植物学会列为世界八种珍稀植物之一。该研究结果对于了解当地裸子植物种群的遗传分化和适应、性别决定系统和性染色体的进化具有重要意义,并将为制定这种珍稀植物的保护策略奠定科学基础。
千岁兰仅分布于非洲西南部的纳米布沙漠。其分布沿大西洋沿岸从北向南绵延1000多公里,形成多个碎片化的分布区。研究表明,这一群体经历了显着的变化这些区域之间的蚂蚁遗传分化。通过实地走访,研究小组发现这些地理上接近的群体在栖息地和物候方面存在显着差异。
此外,千岁兰是一种功能性雌雄异株的植物,个体有时会产生具有可育雄蕊和不育胚珠的两性球果,或仅产生具有可育胚珠的雌性球果。尽管这一特征在藤本植物中有些典型,但它与大多数裸子植物的单性圆锥形结构明显不同。
论文第一作者中国科学院植物研究所博士后孙晶晶表示,为探究千岁兰的遗传分化和性别决定机制,i团队研究利用已测序的千岁兰基因组,对来自纳米布沙漠南端5个地理位置相近的千岁兰类群的130个个体进行了全基因组重测序和综合分析。比较人口基因组和环境因素的儿子。
研究表明,这些群体的基因组差异很大。地理隔离是通过限制基因流动直接导致谱系间遗传分化的主要驱动力。环境因素(特别是土壤异质性)在群体分化中也发挥着重要作用。同时,千岁兰主要通过昆虫授粉。传粉者的飞行技能较差,依靠水来传播种子。这些特征也限制了群体之间的遗传交换并提高了群体之间的遗传分化。
基因组突变测试还表明,千岁兰种群之间的基因组分化状态具有高度异质性,基因组岛广泛分布在整个基因组中。这被认为主要是由于祖先的多态性。差异化分类和搭便车效应。

千岁兰性别连锁区和性别决定系统学习。图片提供:中国科学院植物研究所
关于性别决定机制,研究小组对30个雄性和30个雌性千岁兰进行了全基因组关联分析,发现该性别决定系统对于其他裸子植物(如苏铁和银杏)的性别决定具有重要意义。这个地区。
研究人员认为,在千岁兰科中发现了 XY 性别决定系统,并结合了苏铁和银杏等基础裸子植物类群也具有性别决定系统的证据(结束)
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