项目文章 | 异源四倍体方茎白粉藤基因组组装与抗旱机制研究获最新进展

文章标题：The Cissus quadrangularis genome reveals its adaptive features in an arid habitat

期刊名称：Horticulture Research

研究物种：方茎白粉藤

百迈客提供：Hi-C测序服务

2024年4月，Horticulture Research 在线发表了中国科学院武汉植物园等单位合作完成的题为《The Cissus quadrangularis genome reveals its adaptive features in an arid habitat》 的研究论文，主要报道了方茎白粉藤染色体级别的基因组组装结果，并初步解析了其干旱适应性机制。

方茎白粉藤（Cissus quadrangularis）是葡萄科白粉藤属多年生肉质藤本，主要分布于热带亚热带地区，具有很强的抗旱能力。方茎白粉藤的叶片和茎中的光合途径不同，叶片中为C3途径，而茎中为景天酸代谢（crassulacean acid metabolism，CAM）途径，是研究植物干旱适应和CAM起源的好材料。

本研究利用150×二代基因组序列对方茎白粉藤的基因组特征进行了评估，结果表明其基因组大小约为680Mb，杂合率为4.09%，为异源四倍体（2n=4×=48）。结合HiFi和Hi-C测序技术组装出染色体水平的基因组。根据方茎白粉藤与二倍体圆叶白粉藤基因组的亲缘关系，将该基因组分为A和B亚基因组。等位基因的表达分析结果显示A为主效基因组。系统进化分析表明方茎白粉藤与葡萄约在68.4个百万年前发生分化，与圆叶白粉藤约在28.3 个百万年前发生分化。方茎白粉藤基因组在近期还发生了一次全基因组二倍化事件，形成了异源四倍体。

多物种基因家族收缩扩张比较分析结果显示，方茎白粉藤中LEA、R gene、CYP450等基因家族发生了扩张。此外，转录组分析结果显示干旱条件下方茎白粉藤茎中角质、木质素和蜡质合成相关基因上调表达，有助于茎中的水分保持。以C3途径的叶片为对照，利用转录组数据分析了茎中基因的表达规律，发现PPCK和NAD-ME等基因的表达有明显的昼夜节律，可能与茎的CAM途径相关。

本研究是该团队成员在白粉藤属植物圆叶白粉藤基因组组装的基础上，再次开展的对异源四倍体方茎白粉藤的基因组解析和干旱适应性探究。该工作丰富了白粉藤属物种的基因组信息，为植物的抗旱性研究提供了新线索，也为葡萄科物种的进化研究提供了参考。

原文链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhae038

文章来源于园艺研究