生態(tài)所傅承新-邱英雄實驗室在Nature Communications發(fā)表論文
時間：2021-04-09 09:42:03學(xué)院：生命科學(xué)學(xué)院學(xué)校：浙江大學(xué)
2019年9月13日，生態(tài)所植物系統(tǒng)進化與生物多樣性研究室趙云鵬-傅承新課題組與中國科學(xué)院植物研究所葛頌課題組、華大基因研究院在Nature Communications聯(lián)合發(fā)表題為“Resequencing 545 ginkgo genomes across the world reveals the evolutionary history of the living fossil”的研究論文，該研究揭示了活化石銀杏種群進化歷史、避難所及進化潛力。這是繼2016年三方聯(lián)合發(fā)表銀杏基因組草圖以來的又一合作成果，是隸屬浙大生態(tài)研究所和教育部重點實驗室的植物系統(tǒng)進化與生物多樣性研究室負責(zé)人傅承新教授團隊自2000年承擔(dān)“973”課題開展銀杏系統(tǒng)進化和保護生物學(xué)研究以來的一項重要進展。
活化石類群起源古老，往往一個支系僅現(xiàn)存一個物種，形態(tài)性狀保守，現(xiàn)存分布范圍狹窄，具有重要的保護價值，因此達爾文認為活化石是研究物種滅絕、競爭、適應(yīng)性等進化生物學(xué)核心問題的絕佳體系。
銀杏(Ginkgo biloba L.)是著名的活化石森林樹種，其祖先起源于2.45億年前。盡管經(jīng)歷了地質(zhì)歷史時期的多次全球氣候震蕩以及人類歷史時期的人類活動干擾，但銀杏仍然存活至今，并在全球廣泛栽培，因此，銀杏被認為是人類保護和復(fù)興瀕危物種的正面案例。但現(xiàn)存銀杏是否應(yīng)該得到重點保護一直存在很大爭議，具體體現(xiàn)為兩個核心科學(xué)問題：一是銀杏是否仍存在野生種群？野生種群分布在中國哪些地方？二是銀杏是如何幸存下來？其進化潛力如何？
本研究在染色體水平HiC基因組組裝和分析的基礎(chǔ)上，利用國產(chǎn)BGISEQ-500二代測序儀，對采自全球51個種群545棵銀杏大樹進行了全基因組測序，產(chǎn)出了44Tb的海量數(shù)據(jù)，構(gòu)建了迄今最大的非模式物種序列變異數(shù)據(jù)庫。種群遺傳結(jié)構(gòu)和動態(tài)歷史模擬分析發(fā)現(xiàn)，銀杏在中國存在3個避難所：東部（浙江天目山為代表）、西南（貴州務(wù)川、重慶金佛山為代表）以及南部（廣東南雄、廣西興安為代表），大巴山脈和湖北大洪山區(qū)分布的銀杏是南部和西南部種群在冰期形成的混合種群，更新世晚期（51萬至14萬年前）的多次冰期既導(dǎo)致了不同避難所種群之間的分化，也促進了不同避難所特有遺傳成分的混合，從而在物種水平維持了這一活化石植物較高的遺傳變異。
?
（圖1? 銀杏種群遺傳結(jié)構(gòu)）
該研究進一步表明，遍布全球的銀杏幾乎均源自以浙江天目山種群為代表的中國東部種群，銀杏遷移到日本和韓國要早于其遷移到歐美，且發(fā)現(xiàn)歐洲的銀杏源自中國而非一直認為的源自日本，證實了人類在銀杏從避難所向中國其他地區(qū)以及向全球遷移過程中的重要作用，從而揭示了現(xiàn)存銀杏全球分布格局的基本成因。該研究還借助全基因組掃描方法嘗試尋找與銀杏適應(yīng)環(huán)境密切相關(guān)的基因和代謝途徑，為進一步探討銀杏瀕危的可能機制以及這一明星物種的保護、栽培和擴繁提供了有益的資料。
?
（圖2? 銀杏種群動態(tài)歷史）
該研究獲得的多項證據(jù)結(jié)合現(xiàn)存銀杏全球分布格局表明，銀杏并非處于滅絕旋渦或進化末端，而是具有足夠適應(yīng)潛力的活化石物種。同時，本研究證實的銀杏野生種群大多不在自然保護地內(nèi)，受人類活動干擾嚴(yán)重，而且種群大小較小，十年野外監(jiān)測幾乎未見幼樹和幼苗的天然更新。因此，銀杏野生種群及其核心種質(zhì)資源亟需重點和精準(zhǔn)保護。該項工作不僅為銀杏的后續(xù)研究建立了進化框架，為其種質(zhì)資源開發(fā)提供了寶貴的遺傳資源，而且為其他活化石物種的研究和保護提供了可借鑒的范例，有助于最終揭示物種適應(yīng)和滅絕的規(guī)律和機制。
浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院為第一作者單位，植物系統(tǒng)進化與生物多樣性研究室趙云鵬副教授為第一作者，碩士生殷平平以及華大基因范廣益、孫帥、洪曉寧，中科院植物所博士生李寧為該論文的共同第一作者；傅承新教授與中科院植物所葛頌研究員，華大基因徐訊博士、劉心博士為共同通訊作者；實驗室碩士生郝亞軍、博士生林漢揚、研究助理鄭小明為共同作者。該研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、浙江大學(xué)農(nóng)生環(huán)學(xué)部重點基金、浙江大學(xué)生態(tài)學(xué)一流學(xué)科建設(shè)基金、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院基金等項目的資助，華大基因提供了主要測序經(jīng)費的支持。
?
以本論文和實驗室前期研究結(jié)果為依據(jù)的《銀杏保護建議報告》被專家組采納，提交給國家林業(yè)與草原局，作為《國家重點保護野生植物名錄》修訂的科學(xué)依據(jù)。在論文發(fā)表的當(dāng)天，中國第一部大型植物類紀(jì)錄片《影響世界的中國植物》在央視紀(jì)錄片頻道CCTV-9等平臺同時開播, 其中包括實驗室銀杏研究系列成果支撐和指導(dǎo)的創(chuàng)作內(nèi)容。該十集紀(jì)錄片是2019北京世界園藝博覽會向世界講述中國植物故事和生態(tài)文明觀的科學(xué)傳播作品，趙云鵬副教授受聘擔(dān)任創(chuàng)作科學(xué)顧問。
?
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負責(zé)。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com