秤锤树属(Sinojackia Hu)隶属于杜鹃花目安息香科(Ericales: Styracaceae),是近代第1个由中国植物学家命名的木本植物新属,以其独特的秤锤形果实闻名于世,具有很高的观赏价值和经济价值。该谱系目前处于濒危状态,属内物种均为国家二级保护植物。然而,目前我们对秤锤属植物濒危的分子机制所知甚少,严重制约了切实有效保护对策的制定。
近日,我院植物科学系段一凡教授与南京农业大学园艺学院/前沿交叉研究院薛佳宇副教授课题组联合在植物学/园艺学1区TOP期刊Horticulture Research在线发表了题为:The jacktree genome and population genomics provides insights for the mechanisms of the germination obstacle and the conservation of endangered ornamental plants的研究论文(https://doi.org/10.1093/hr/uhae166)。
Figure 1. Morphology and high-quality genome assembly of the S. xylocarpa.
本文率先报道了秤锤树属模式物种秤锤树(Sinojackia xylocarpa Hu)的染色体级别高质量基因组(Figure 1),并以此为基础分析群体基因组学数据,重建其进化过程中的种群动态历史(Figure 2),探讨其濒危的分子机制(Figure 3)。种群基因组分析表明,在最近的冰期之后,秤锤树经历了瓶颈效应,导致其种群数量持续减少。转录组分析表明在果实发育过程中秤锤树果皮中木质素、纤维素和半纤维素的生物合成基因持续增强表达,导致果皮中木质素和纤维含量的积累,形成木质化的坚硬成熟果皮。因此,作者提出秤锤树高度木质化和纤维化果皮限制了种子的萌发,是其濒危的重要原因;作者也针对性提出了保护建议。该研究为秤锤树属植物种质资源的深入开发和有效保护提供了重要依据,为其他濒危植物的保护利用提供了有益借鉴。
Figure 2. Genetic diversity and demographic history of S. xylocarpa.
我院朱嵊博士与硕士研究生陆瑜心,以及南京农业大学博士研究生韦雪芬为并列第一作者,南京农业大学薛佳宇副教授与我院段一凡教授为共同通讯作者,我校王则夫教授、杨永教授、伊贤贵副教授、张敏博士等参与了该项工作。该研究得到了江苏省高校优势学科建设工程(Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions,PAPD)等项目的支持。
Figure 3. The lignin biosynthesis pathways in S. xylocarpa fruit pericarp.