近期，内蒙古自治区高等学校蒙古高原生物多样性保护与可持续利用重点实验室成员、我校生命科学与技术学院李永教授团队在进化生物学领域期刊“Plant Diversity”上发表最新研究成果“Multi-omics analyses provide insights into the evolutionary history and the synthesis of medicinal components of the Chinese wingnut”。
枫杨是胡桃科中具有重要药用和经济价值的树种。由于缺乏高质量的参考基因组，枫杨的基因组学和育种研究受到限制。本研究完成了枫杨的高质量染色体级基因组组装，并通过多组学分析揭示了其进化历史和药用成分的合成途径。枫杨基因组近完成图总长度521.12 Mb，是迄今为止所报道的枫杨基因组中最高质量的基因组组装。枫杨基因组中含有较高比例的转座元件及丰富的基因家族。通过比较基因组学证实枫杨与青钱柳大约在1169万年前出现分化，胡桃科中果实有翅组与无翅组大约于1366万年前分化。本研究在枫杨基因组中发现了与根部生长相关的LBD基因家族显著扩张，这可能与其适应洪水环境有关。同时，研究还发现胡桃科果实有翅组中与厌氧呼吸有关的基因家族明显扩张，这可能提高了有翅组应对水淹胁迫的能力。研究通过转录组和代谢组分析，鉴定了枫杨中与合成d-柠檬烯、α-蒎烯、3-蒈烯和石竹烯等萜类挥发物相关的候选基因，这些挥发物增强了枫杨在河岸分布时抵御食草昆虫的能力。这项研究为枫杨研究提供了重要的遗传资源，揭示了其进化机制，并识别了与萜类挥发物合成相关的关键基因，为未来的药用开发和生态保护提供了科学依据。
该研究得到国家自然科学基金项目（32360307）、内蒙古自然科学基金项目（2023MS03031）、内蒙古草原英才（3211002406）和林木遗传育种国家重点实验室开放课题（TGB2021004）的支持。
图文：科技处（社会科学处）、生命科学与技术学院
