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Plant Cell:原禾属植物Pharus latifolius基因组

已有 631 次阅读 2021-1-28 09:59 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

The Pharus latifolius Genome Bridges the Gap of Early Grass Evolution

第一作者Peng-Fei Ma

第一单位中科院昆明植物研究所

通讯作者De-Zhu Li


 Abstract 


背景回顾The grass family (Poaceae) includes all commercial cereal crops and is a major contributor to biomass in various terrestrial ecosystems.


提出问题:The ancestry of all grass genomes includes a shared whole-genome duplication (WGD), named rho (ρ) WGD, but the evolutionary significance of ρ-WGD remains elusive.


主要研究:We sequenced the genome of Pharus latifolius, a grass species (producing a true spikelet) in the subfamily Pharoideae, a sister lineage to the core Poaceae including the PACMAD and BOP clades.


结果1-基因组演化:Our results indicate that the P. latifolius genome has evolved slowly relative to cereal grass genomes, as reflected by moderate rates of molecular evolution, limited chromosome rearrangements and a low rate of gene loss for duplicated genes.


结果2-ρ-WGD时间与后续支系分化:We show that the ρ-WGD event occurred ~98.2 million years ago (Ma) in a common ancestor of the Pharoideae and the PACMAD and BOP grasses. This was followed by contrasting patterns of diploidization in the Pharus and core Poaceae lineages.


结果3-ρ-WGD作用The presence of two FRIZZY PANICLE (FZP)-like genes in P. latifolius, and duplicated MADS-box genes, support the hypothesis that the ρ-WGD may have played a role in the origin and functional diversification of the spikelet, an adaptation in grasses related directly to cereal yields.


结论:The P. latifolius genome sheds light on the origin and early evolution of grasses underpinning the biology and breeding of cereals.


 摘 要 


禾本科包括所有的商业种植谷类作物,是各种陆地生态系统的主要生物量供给者。所有禾本科植物基因的共同祖先发生过一次全基因组复制事件(WGD),叫做ρ-WGD,但是该复制事件的演化重要性还不清楚。本文中,作者对禾本科基部亚科之一,即服叶竺亚科的Pharus latifolius进行了全基因组测序。本文研究显示,P. latifolius基因组相比于谷类作物的基因组演化缓慢,表现为分子演化速率中等、染色体重排受限以及基因丢失和基因复制率低等。作者发现ρ-WGD事件发生于九千八百二十万年前服叶竺亚科、PACMAD和BOP分支三者的共同祖先中。随后,Pharus和核心禾本科支系表现出了完全不同的重新二倍化模式。P. latifolius基因组中存在两个FRIZZY PANICLE类基因和复制的MADS-box基因,说明ρ-WGD事件在小穗的起源和功能多样化方面起了重要作用,而这一性状直接关乎到了谷类作物的粮食产量。P. latifolius基因组为禾本科植物的起源和早期进化提供了新的视野,有利于未来对于谷类作物的生物学和育种研究。


p.s. 禾本科分为12个亚科,包括基部的3个小亚科:柊叶竺亚科(Anomochlooideae)、服叶竺亚科(Pharoideae)和姜叶竺亚科(Puelieae),以及包含9个亚科的核心禾本科,有进一步划分为BOP分支和PACMAD分支。其中,BOP分支包括稻亚科(Oryzoideae)、竹亚科(Bambusoideae)和早熟禾亚科(Pooideae)3个亚科;PACMAD分支包括三芒草亚科(Aristidoideae)、芦竹亚科(Arundiaceae)、百生草亚科(Micrairoideae)、扁芒草亚科(Danthonioideae)、虎尾草亚科(Chloridoideae)和黍亚科(Panicoideae)6个亚科。


 通讯作者 

**李德铢**


个人简介:

1983年,江西农业大学,学士;

1986年,西南林学院,硕士;

1990年,中科院昆明植物研究所,博士;

1993年,英国爱丁堡皇家植物园,博后;

1994年,剑桥大学,博后。


研究方向:植物系统演化、群体遗传、生物地理、生态适应、种质资源保存及DNA条形码开发等


doi: https://doi.org/10.1093/plcell/koab015


Journal: Plant Cell

Published date: Jan 25, 2021



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