J9团体|国际站官网-薇甘菊入侵华南的遗传机制分析

2026-04-18 03:34:06

■中国科学报记者朱汉斌

作为全世界最具风险性的恶性入侵杂草之一，薇甘菊以惊人的孳生速率及强盛的情况顺应性，严峻破坏了亚洲、承平洋地域和中国华南地域的生态。然而，其基因组层面的顺应性进化机制持久未获体系解析，制约了科学防控要领的研发。

近日，中山年夜学教授苏应娟、廖文波团队与华南农业年夜学教授王艇团队展现了驱动薇甘菊入侵性形成及顺应性进化的五年夜要害基因组事务，即全基因组重复、基因家族扩张、转座元件介导的基因调控、勒迫相应基因的差异表达以和代谢产物合成路子的调控。相干论文于线发表在《新植物学家》。

审稿人评价称，该研究经由历程年夜规模、多类型数据的整合分析，为入侵植物比力基因组学提供了名贵资源，特别于转座子驱动基因组进化及基因表达调控方面提供了新认知，对于理解植物顺应性进化机制具备主要价值。

抽丝剥茧：解析薇甘菊入侵之谜

薇甘菊原产在热带美洲，有“一分钟一英里草”之称。如今薇甘菊已经年夜面积入侵华南地域，深圳、珠海等地受害尤为严峻。

“以往的入侵植物基因组学研究年夜多针对于单一物种，缺少对于近缘入侵及非入侵物种的体系性比力，于一定水平上限定了研究的深度及广度。”论文配合通信作者苏应娟对于《中国科学报》体现，影响植物入侵的因素及机制繁杂多样，既触及生态顺应性，基因组的动态转变及可塑性，以和基因、基因收集及代谢通路的表达调控，又触及植物及多种生物与非生物勒迫的相互作用。

为了攻克这一难题，研究团队以入侵杂草薇甘菊和其本土同属近缘种假泽兰为对于象，综合应用高通量测序、重测序、转录组测序、份子遗传试验及表型丈量等试验技术，以和生物信息学、统计基因组学及种群基因组学的分析要领，开展了深切的比力基因组学研究。

研究团队收罗了薇甘菊与假泽兰的新鲜植物质料，综合接纳多平台测序技术，完成为了两莳植物高质量基因组的组装与解释，随后基在比力基因组学、种群基因组学、转录组学、份子遗传分析及表型丈量等研究事情，展现了驱动薇甘菊入侵性形成与顺应性进化的要害基因组事务及因素。

论文配合第一作者、中山年夜学博士生王若楠体现，研究用时近7年，触及野外采样、染色体数量与核型确认、跨平台多组学测序、海量数据分析和功效验证明验等多项使命。团队降服了同时测定及组装高质量、高精度的薇甘菊及假泽兰基因组的困难，并对于重大数据举行了深切挖掘及解析。

另辟蹊径：攻克多组学研究难题

最初，团队的目标锁定于薇甘菊基因组的构建及深度解析上，研究事情有条不紊地向前推进。然而2020年，就于分析事情靠近尾声、行将收成结果的要害时刻，一则突如其来的消息让各人措手反面——另外一个研究团队发表了薇甘菊的基因组图谱。

“这个消息确凿像一盆冷水。”苏应娟坦言。面临这类情况，团队没有过量纠结，而是迅速召开紧迫聚会会议参议对于策。于短暂的“迷茫期”后，一个要害问题摆于眼前，那就是怎样另寻突破与立异点。

苏应娟敏锐地将眼光转向薇甘菊于中国当地的“近亲”——假泽兰。“咱们何不着力举行深切的比力基因组学研究？经由历程对于比入侵种薇甘菊及本土近缘种假泽兰的基因组差异，为展现薇甘菊强盛的入侵机制打开一扇新窗口。”她如许描写着团队的共识。

这个转向充满挑战但也极具潜力，象征着以前缭绕薇甘菊的分析事情年夜多需要重新举行，事情量剧增。“团队内部会商过，如许‘重新再来’值不值患上？投入的时间及精神成本是否可控？可是，刻意终极战胜了夷由，为了深化研究课题，团队一致赞成迎难而上。”苏应娟说。

于分析历程中，团队发现已经发表的薇甘菊染色体数量与预估的差异。经由历程查阅文献及严谨的荧光显微镜检测，他们终极确认薇甘菊入侵种群的染色体数量为36条，为后续精准研究奠基了基础。因为研究涵盖两个物种的多组学数据和薇甘菊的群体基因组学分析，团队对于研究使命举行了细化，接纳慢慢推进及多轮交织验证研究结果的线路，确保告终果的靠得住性，为入侵植物研究提供了高质量的基因组资源。

王若楠先容，团队先是运用荧光原位杂交技术确证了薇甘菊的核型，然后整合多平台技术乐成构建了薇甘菊和假泽兰染色体级另外高精度参考基因组。经由历程比力基因组分析，证明薇甘菊与假泽兰确凿是“近亲”，二者约莫于372万年前因为猛烈的天气及栖息地变化而“分炊”。

比力基因组学分析注解，薇甘菊体内卖力感知及相应生长素的基因家族与预防代谢合成通路的相干基因发生了特异性扩张，同时基因组中一种名为“转座子”的元件于薇甘菊中尤其活跃，高频插入基因四周，致使基因组结构发生更多变化，加速了它的顺应及进化。功效验证明验结果显示，薇甘菊于生长素处置处罚下的根长及根径显著优在假泽兰；薇甘菊及假泽兰的ARF8-2及miR167a基因的表达泛起差异式样，前者反映更敏捷、变化更动态，这是快速相应情况的基因基础。

靶向防控：为治理薇甘菊提供新标的目的

基在全基因组重测序数据举行的种群基因组学研究发现，于薇甘菊原产地及入侵地的种群之间，存于显著的遗传剖析。同时，研究发现入侵我国华南地域的薇甘菊种群基因十分相似，体现了多是屡次入侵及基因渐渗配相助用的结果。

研究团队选择旌旗灯号分析，判定出MmBX6-1及MmBX6-2基因于薇甘菊的顺应性中起着主要作用。两基因编码的酶介入了与植物预防相干的代谢物合成。

记者相识到，该研究初次同时对于入侵植物薇甘菊与近缘本土种假泽兰于基因组学及转录组学上进行了体系的对于比分析，展现了决议薇甘菊入侵性形成的要害基因组组成及基因表达调控方式。这不仅为理解薇甘菊的快速扩张及顺应性进化提供了新的入侵基因组学知识，也为防控薇甘菊判定出新靶标。

苏应娟指出，未来可考试考试基在植物生长素旌旗灯号调控路子研发精准的薇甘菊防控及根除手腕，停止其对于生态及农业生产的威逼。团队计划缭绕植物生长素旌旗灯号通路开发制止薇甘菊入侵的新战略，为科学防控薇甘菊提供撑持。

此外，团队计划继续于组学水平深切研究薇甘菊对于情况勒迫的相应，尤其是使用转基因与基因编纂等手腕，对于该研究判定出的要害基因及代谢通路相干基因于入侵性及顺应性方面所起的作用举行确证。

相干论文信息：

https://doi.org/10.1111/nph.70448

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