Phylogenomics of the genus Glycine sheds light on polyploid evolution and life-strategy transition

第一作者：Yongbin Zhuang

第一单位：山东农业大学

通讯作者：Jianxin Ma

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背景回顾：Polyploidy and life-strategy transitions between annuality and perenniality often occur in flowering plants. 

多倍性和一年生与多年生之间的生活策略转变在有花植物中比较常见。

提出问题：However, the evolutionary propensities of polyploids and the genetic bases of such transitions remain elusive. 

但是，我们对于多倍性的演化倾向以及一年生和多年生之间相互转变的遗传基础仍然知之甚少。

主要研究：We assembled chromosome-level genomes of representative perennial species across the genus Glycine including five diploids and a young allopolyploid, and constructed a Glycine super-pangenome framework by integrating 26 annual soybean genomes. 

本文中，作者组装了大豆属中的多年生物种代表物种的基因，包括了5个二倍体和1个新形成的异源多倍体，通过整合26份一年生大豆基因组构建了一个大豆属超泛基因组框架。

结果1-多年生vs一年生～基因组稳定性：These perennial diploids exhibit greater genome stability and possess fewer centromere repeats than the annuals. 

相比于一年生的大豆，这些多年生二倍体存在更好的基因组稳定性，并且包含的着丝粒重复更少。

结果2-多倍体亚基因演化：Biased subgenomic fractionation occurred in the allopolyploid, primarily by accumulation of small deletions in gene clusters through illegitimate recombination, which was associated with pre-existing local subgenomic differentiation. 

在异源多倍体中，作者发现存在偏性的亚基因组片段化，主要是由异常重组所导致的基因簇中小片段缺失的积累所引起的，而这又与之前就存在的局域亚基因组分化有关。

结果3-一/多年生转变关键基因：Two genes annotated to modulate vegetative–reproductive phase transition and lateral shoot outgrowth were postulated as candidates underlying the perenniality–annuality transition.

作者鉴定到了两个与生殖-营养阶段转变以及侧生芽向外生长相关的基因，认为这两个基因可能是一年生和多年生之间相互转变的关键基因。

结论：Our study provides insights into polyploid genome evolution and lays a foundation for unleashing genetic potential from the perennial gene pool for soybean improvement.

本文的研究为多倍体基因组的演化提供了新的视野，同时也为大豆育种改良应用多年生大豆基因池的遗传潜力奠定了基础。

** Jianxin Ma **

doi: https://doi.org/10.1038/s41477-022-01102-4

Journal: Nature Plants

Published date: March 14, 2022