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傅承新-邱英雄實驗室完成“活化石”植物銀杏基因組草圖

2016年11月21日，生態(tài)研究所傅承新-邱英雄實驗室在GigaScience期刊在線發(fā)表題為“Draft genome of the living fossil?Ginkgo biloba”論文。該研究與華大基因、中國科學院植物研究所合作完成，趙云鵬副教授為共同第一作者，傅承新教授為共同通訊作者，研究生周文彬和本科生趙麗君為共同作者。

銀杏是世界著名、中國特有的”活化石”植物，是重要的經(jīng)濟和文化樹種，是瀕危植物經(jīng)人工干預后，種群恢復并重新在全球廣泛分布的成功保育案例。銀杏形態(tài)特征和生態(tài)習性保守、病蟲害少、生命力強，是廣島原子彈轟炸后幸存并最早萌動的樹種；同時，銀杏也是現(xiàn)存種子植物的五大譜系中唯一一個僅存留一個物種的譜系；而且銀杏雌雄異株，是植物雌雄異株性狀的早期/古老代表和研究模式。雖然銀杏已有一些轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，但缺少基因組數(shù)據(jù)，無法有效解決這些有趣而重要的問題。此外，裸子植物的基因組巨大、重復序列多，組裝技術(shù)難度大，使得銀杏基因組遲遲未能解碼。

本實驗室從2001年開始研究銀杏的起源和進化，此次在中科院植物所倡導下，借助華大基因的基因組分析實力，開始本項目研究。測序共產(chǎn)生約2 Tb原始數(shù)據(jù)，拼接成10.61Gb的基因組（contigN₅₀=48.2 Kb; scaffold N₅₀=1.36 Mb），包含41840個注釋基因。論文闡明了銀杏經(jīng)歷了兩次全基因組復制和大量長末端重復序列（LTR）插入事件，使得重復序列占到整個基因組76.58%，由于轉(zhuǎn)座元件的活躍造成了銀杏的平均內(nèi)含子長度明顯大于其他已測序物種。揭示了銀杏多重防御機制的遺傳學基礎(chǔ)，包括抗性基因家族的大量擴增，大量的銀杏特有（抗性）基因，抗性基因在化學和生物防御物合成途徑上的富集。

論文鏈接：http://gigascience.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13742-016-0154-1。研究結(jié)果受到國內(nèi)外同行和媒體廣泛關(guān)注，并經(jīng)BBC等國際頂級媒體報告。BBC的新聞報道：http://www.bbc.com/news/science-environment-38057741。

傅承新-邱英雄團隊長期聚焦瀕危野生植物系統(tǒng)進化和保護遺傳學的關(guān)鍵科學問題研究。2001年在973項目資助下，啟動對銀杏“避難所”群體和群體進化歷史的研究。近年來，趙云鵬博士及其研究小組通過國家自然科學基金項目的資助，陸續(xù)深入研究，取得新進展，發(fā)表一系列研究論文，包括2016年在Ecology and Evolution期刊發(fā)表的銀杏種內(nèi)譜系分化機制論文“Incongruent range dynamics between co-occurring Asian temperate tree species facilitated by life history traits”（http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.2014 /full），引起國內(nèi)外同行的重視。

目前團隊在前期工作和基因組草圖完成的基礎(chǔ)上，正在繼續(xù)與華大基因和中科院植物所合作，通過重測序，探討銀杏性別進化、抗性進化、種群動態(tài)歷史、遺傳變異的地理分布等重要科學問題。GigaScience為華大基因2012年創(chuàng)辦的“大數(shù)據(jù)科學”期刊，目前在BioMed Central旗下出版，今年首次發(fā)布IF為7.645。