裸子植物核型演化历史和关键模式揭示

记者1月5日从中国科学院昆明植物研究所获悉，裸植该所研究人员近期与合作者在裸子植物核型演化领域取得重要突破。物核研究人员通过比较基因组分析，型演重建了裸子植物核型演化历史，化历并揭示了松柏类核型演化的史和关键模式，这对人们理解裸子植物的关键物种多样性演化与保护提供了新的视角。国际期刊《尖端科学》发表了相关研究成果。模式

植物的揭示核型，是裸植指一个细胞中全部染色体的形态特征和数目的总和。裸子植物的物核核型有相当高一致性，但这种一致性是型演如何形成和维持的，一直是化历未解之谜。研究人员针对16种裸子植物展开深入的史和染色体水平基因组共线性分析，发现松科、关键柏科、模式红豆杉科、银杏和苏铁等物种的基因组间存在高度一致的共线性，表明这些物种在演化过程中未经历谱系特有的古多倍化事件，并排除了古多倍化对裸子植物主要分支核型的影响。

进一步的分析显示，松柏类基因组间发生了频繁的非同源染色体相互易位，特别是着丝粒–着丝粒相互易位。此外，柏目基因组中还发现了端粒–着丝粒相互易位。研究确认，前者是松柏类核型演化的最主要模式，而后者在柏目植物的递减异倍化中发挥了关键作用。

研究团队利用图论方法简化了着丝粒–着丝粒相互易位的发生路径，并重建了裸子植物从共同祖先核型到现代核型的详细演化路径。结果显示，在松科中，多次共有着丝粒–着丝粒相互易位和特有因素，导致了染色体的重新组合；在柏目中，几乎所有的染色体都相对于共同祖先核型发生了重新组合。

研究人员还探讨了两种易位可能的发生机制及潜在影响。他们认为，松柏类中普遍存在的拉布尔构型和着丝粒区域的重复序列，可能促进了着丝粒–着丝粒相互易位的发生；而端粒–着丝粒相互易位，可能偶然发生于减数分裂时期；端粒花束结构的形成，则可能促进了端粒–着丝粒的互作和易位。这一成果，不仅加深了人们对裸子植物核型演化的认识，也为植物染色体演化研究提供了重要参考。