背景回顾：Polyploidy generally provides an advantage in phenotypic variation and growth vigor. 

提出问题：However, the underlying mechanisms remain poorly understood. 、

结果1-四倍体杂交鹅掌楸表型：The tetraploid Liriodendron sino-americanum (Liriodendron × sinoamericanum P.C Yieh ex C.B. Shang & Zhang R.Wang) exhibits altered morphology compared with its diploid counterpart, including larger, thicker and deeper green leaves, bigger stomata, thicker stems and increased tree height. Such characteristics can be useful in ornamental and industrial applications. 

结果2-转录组+蛋白质组：To elucidate the molecular mechanisms behind this variation, we performed a comparative transcriptome and proteome analysis. Our transcriptome data indicated that some photosynthesis genes and pathways were differentially altered and enriched in tetraploid L. sino-americanum, mainly related to F-type ATPase, the cytochrome b6/f complex, photosynthetic electron transport, the light harvesting chlorophyll protein complexes, and photosystem I and II. Most of the differentially expressed proteins we could identify are also involved in photosynthesis. 

结果3-生理实验：Our physiological results showed that tetraploids have an enhanced photosynthetic capacity, concomitant with great levels of sugar and starch in leaves. This suggests that tetraploid L. sino-americanum might experience comprehensive transcriptome reprogramming of genes related to photosynthesis. 

结论：This study has especially emphasized molecular changes involved in photosynthesis that accompany polyploidy, and provides a possible explanation for the altered phenotype of polyploidy plants in comparison with their diploid form.

 摘 要 

多倍性通常在表型变异和生长活力方面具有优势。然而，我们对其潜在机制仍知之甚少。四倍体杂交鹅掌楸与二倍体相比，表现出形态上的变化，包括叶片变大、变厚、叶色深绿、气孔变大、茎变粗以及树干变得更高。这些特性在观赏园艺和工业应用上面具有潜力。为了阐明这种变异背后的分子机制，作者对四倍体和二倍体鹅掌楸进行了比较转录组和蛋白组分析。转录组数据表明，四倍体杂交鹅掌楸多富集与F型ATP酶、细胞色素b6/f复合物、光合电子传递、捕光叶绿素蛋白复合物、光系统Ⅰ和Ⅱ有关。作者所能鉴定到的大多差异表达蛋白也参与光合作用。生理结果表明，四倍体杂交鹅掌楸叶片的光合能力增强，并伴随着大量的糖和淀粉沉积其中。这表明四倍体杂交鹅掌楸可能经历了光合作用相关基因的转录重编程。本文的研究揭示了伴随着多倍化的同时，林木光合作用相关的分子变化，为多倍体植物与其对应的二倍体之间在表型上变异来源提供了可能的解释。

转录组与蛋白组关联分析揭示四倍体鹅掌楸光合能力增强的分子调控机制

近日，林学领域Top期刊《Tree Physiology》（林学1区，IF=3.655）在线发表了题为 “Transcriptome and proteome analysis suggest enhanced photosynthesis in tetraploid Liriodendron sino-americanum” 的研究论文，该研究首次在杂交鹅掌楸体胚发生过程中获得四倍体新品种。

杂交鹅掌楸是木兰科鹅掌楸属的植物，是南京林业大学叶培忠教授选用鹅掌楸和北美鹅掌楸为亲本进行正、反交组合育成的种间杂种，具有明显的杂种优势。南京林业大学自1998年开始采用细胞工程技术，建立和优化了杂交鹅掌楸体胚发生体系，而本研究在杂交鹅掌楸体细胞胚胎发生过程中发现多倍体植株，无论在植物进化还是生产应用上都具有重要意义。

多倍体植物通常在表型变异和生长活力方面具有优势，然而，其潜在机制仍鲜为人知。本研究中的四倍体杂交鹅掌楸营养生长快，同样表现出器官巨大性，如叶片变大变厚，叶表皮细胞体积增大，叶片单位面积上气孔数目减少、体积增大等。转录组数据表明，四倍体杂交鹅掌楸中的光合作用相关基因和途径发生了显著变化，主要与光系统、F型ATP酶、细胞色素b6/f复合体、光合电子传递、光捕获叶绿素蛋白复合物有关, 蛋白质组学中同样发现多数差异表达的蛋白参与调控光合作用。从生理生化验证中发现，四倍体具有显著增强的光合能力，伴随着大量光合产物在叶片中积累。

作为林木而言，生长迅速的多倍体可以明显缩短成材周期，并且其多倍体可能拥有更强的抗性，能够实现多区域推广种植。

林木遗传育种专业博士生陈婷婷和盛宇为该论文共同第一作者，陈金慧教授为论文通讯作者，南京林业大学为第一作者单位。本研究得到了国家自然科学基金、江苏省高校青蓝工程、江苏省高校优势学科建设工程（PAPD）等项目的支持。

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