華北理工大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教師王金朋于9月20日在國際頂級期刊《細(xì)胞：CELL》最新創(chuàng)建的綜合性學(xué)術(shù)期刊《iScience》上，發(fā)表題為“Two likely auto-tetraploidization events shaped kiwifruit genome and contributed to establishment of the Actinidiaceae family”的研究論文。王莉博士、碩士研究生于繼高、李晶、孫朋川為共同第一作者，參與該項研究的還有段雪倩等5名本科生，通訊作者王希胤教授。該研究通過比較基因組學(xué)分析，揭示了獼猴桃基因組中兩次古老同源四倍體事件，為獼猴桃科及相關(guān)植物類群提供了一個重要的比較基因組學(xué)資源。
▲夏天的獼猴桃果園
多倍化在多個基因組測序工作中都有提出，幾乎發(fā)生在所有被子植物基因組進(jìn)化過程中，但是對于多倍化的性質(zhì)一直以來比較模糊。異源多倍體的形成是由于不同物種雜交產(chǎn)生的雜種后代出現(xiàn)染色體加倍形成的多倍體，目前發(fā)現(xiàn)的多倍體植物多為異源多倍體。同源多倍體的形成可能是由于細(xì)胞分裂中期停止，使細(xì)胞內(nèi)配子未減少導(dǎo)致同源多倍化的發(fā)生，這使植物中的染色體數(shù)目加倍。但是從基因組層面如何區(qū)分同源多倍體和異源多倍體一直以來都是一個重要的問題。
▲中華獼猴桃與闊葉獼猴桃無缺口基因組圖譜
獼猴桃（Actinidia chinensis）因富含維生素C被稱為水果之王，先前研究中其基因組受多倍化事件的影響，然而，對于多倍化的性質(zhì)是難以捉摸的。該研究中對獼猴桃基因組進(jìn)行了重新分析，發(fā)現(xiàn)了兩次獨立的古老四倍體事件的清晰證據(jù)，其中一次發(fā)生在50～57百萬年前（Mya），另一次發(fā)生在18～20 Mya。這項研究發(fā)現(xiàn)同一次多倍化事件產(chǎn)生的兩個亞基因組的基因丟失水平具有一致性；同時從基因表達(dá)水平分析，發(fā)現(xiàn)兩個亞基因組的基因表達(dá)水平也具有一致性。此外，還觀察到獼猴桃基因的進(jìn)化速率緩慢。這些發(fā)現(xiàn)都指向一個真相，獼猴桃基因組中的兩次古老多倍化可能是同源加倍。這意味著獼猴桃復(fù)制了自己的基因。與之相對的是異源多倍體事件，它的發(fā)生通常是雜交的結(jié)果。例如，香蕉、土豆和甘蔗等植物是同源多倍體，而小麥、棉花和草莓則是異源多倍體。而對于獼猴桃來說，情況則更加特殊，同源多倍體事件發(fā)生了兩次， 這在已經(jīng)測得基因組全序列的植物中是唯一的。
▲DH和KY的基因組組裝和注釋
研究中還發(fā)現(xiàn)獼猴桃基因組中的多倍體事件對于重要家族基因的擴張具有一定的影響，如獼猴桃中的維生素C相關(guān)基因。研究明確了獼猴桃每一次加倍事件后產(chǎn)生的基因拷貝數(shù)變化，發(fā)現(xiàn)獼猴桃體內(nèi)合成維生素C的基因拷貝數(shù)在這兩次加倍事件中大幅增加。因此，推論獼猴桃的兩次同源四倍體事件，有助于其維生素C的超量合成。
該項研究受到了國內(nèi)外廣泛關(guān)注，細(xì)胞出版社(Cell Press)，每日科學(xué)(Science Daily)、中國科學(xué)網(wǎng)、BioArt、中國農(nóng)科新聞網(wǎng)、光明網(wǎng)、搜狐網(wǎng)等多家媒體和網(wǎng)站進(jìn)行了采訪報道。研究得到了國家重大專項、國家自然科學(xué)基金、河北省自然科學(xué)基金等項目支持。
未參與這項研究的中科院植物研究所研究員焦遠(yuǎn)年表示，多倍化事件造成植物基因組發(fā)生反復(fù)加倍和內(nèi)部整合，其過程非常復(fù)雜。因此，確定植物在古老時期發(fā)生的多倍化事件相當(dāng)困難?！按舜窝芯繌闹亟ǐJ猴桃的祖先基因組入手，證明了獼猴桃進(jìn)化史中發(fā)生的兩次多倍化是同源四倍體事件，而不是異源的，明確了獼猴桃的進(jìn)化過程，這是最大亮點?！彼f。
▲遵義市播宏獼猴桃果園有限公司是西南地區(qū)最大的獼猴桃果業(yè)公司，種植1200畝高山獼猴桃，是遵義市農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)，市級先進(jìn)扶貧企業(yè)。其中獼猴桃花粉項目是中國單體面積最大的獼猴桃花粉園，單體采粉園達(dá)到了400畝，豐產(chǎn)期產(chǎn)花粉400公斤，提供高品質(zhì)、高倍體、高活性的獼猴桃花粉，可以滿足30000畝果園的花粉需要。聯(lián)系微信18030405084
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