10月7日，蘭州大學(xué)生態(tài)學(xué)院劉建全教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合四川大學(xué)、中國(guó)農(nóng)科院煙草研究所等單位，在 Nature Communications 雜志在線發(fā)表了題為 The pan-genome and local adaptation of Arabidopsis thaliana 的研究論文，發(fā)現(xiàn)大片段結(jié)構(gòu)變異在擬南芥不同生態(tài)型的本地適應(yīng)中發(fā)揮著重要作用。

　　研究人員收集并測(cè)序了32個(gè)代表性的擬南芥生態(tài)型基因組，其中包括6個(gè)孑遺生態(tài)型和26個(gè)非孑遺生態(tài)型。這些樣本涵蓋了全球擬南芥生態(tài)型數(shù)據(jù)中的大多數(shù)主要類別和亞類，并代表了擬南芥所占據(jù)的多樣化棲息地。通過(guò)對(duì)高質(zhì)量基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析，研究人員發(fā)現(xiàn)西藏生態(tài)型位于系統(tǒng)發(fā)育樹的基部，具有最大的遺傳變異，與全球其他擬南芥生態(tài)型顯著不同。利用基因家族和圖形泛基因組構(gòu)建技術(shù)，研究人員構(gòu)建并鑒定了擬南芥核心基因、可變基因和大片段結(jié)構(gòu)變異庫(kù)，發(fā)現(xiàn)可變基因可能與不同生態(tài)型擬南芥對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的適應(yīng)性有關(guān)，而不同生態(tài)型之間也存在著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變異。為了進(jìn)一步研究結(jié)構(gòu)變異對(duì)不同生態(tài)型擬南芥表型和適應(yīng)性的影響，研究人員對(duì)WH1和HPCA1兩個(gè)基因進(jìn)行了功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)等位結(jié)構(gòu)變異影響了擬南芥對(duì)不同生態(tài)環(huán)境的局部適應(yīng)性。此外，研究人員利用圖形泛基因組和重測(cè)序數(shù)據(jù)評(píng)估了結(jié)構(gòu)變異對(duì)適應(yīng)性性狀變異的貢獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)變異補(bǔ)充了單核苷酸多態(tài)性所缺失的遺傳力，且在擬南芥的適應(yīng)性進(jìn)化中發(fā)揮著重要作用。整個(gè)研究綜合利用了基因組、分子與生化功能、生態(tài)環(huán)境因子和性狀等數(shù)據(jù)，共同證實(shí)了基因組結(jié)構(gòu)變異如何影響擬南芥不同生態(tài)型的表型和生態(tài)適應(yīng)，并為進(jìn)一步研究每個(gè)結(jié)構(gòu)變異如何影響生態(tài)適應(yīng)的遺傳調(diào)控通路提供了基礎(chǔ)。

　　結(jié)構(gòu)變異對(duì)擬南芥表型和環(huán)境適應(yīng)的貢獻(xiàn)

　　蘭州大學(xué)生態(tài)學(xué)院康明輝青年研究員、四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院吳昊林博士和劉喚喚副研究員為該論文共同第一作者。蘭州大學(xué)生態(tài)學(xué)院劉建全教授、婁尚靈青年研究員和中國(guó)農(nóng)科院煙草研究所昝艷君教授為論文共同通訊作者。該研究主要得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院B類先導(dǎo)專項(xiàng)和蘭州大學(xué)引進(jìn)人才科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)等項(xiàng)目的資助。

　　文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-42029-4

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編輯 ｜ 李曉婕

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