发布时间：2024-04-11 作者： 浏览次数：次
来源：生科院
近日，我校生命科学与技术学院李志军教授带领的胡杨研究团队在《Horticulture Research》(SCI，中科院一区Top期刊，IF：8.7)发表了题为“The chromosome-scale genome and population genomics reveal the adaptative evolution of Populus pruinosa to desertification environment”的研究论文。该研究首次构建了灰杨染色体水平的基因组，以高质量基因组为背景进一步探究了灰杨对荒漠环境的适应性进化机制。塔里木大学李志军教授和浙江师范大学吴智华副教授为本研究的共同通讯作者，在读博士研究生孙健皓为本文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金（32371838，U1303101）和兵团科技项目（2021BB010）的支持。
灰杨（Populus pruinosaSchrenk）隶属于杨柳科杨属，主要分布在中国新疆和中亚地区的荒漠环境中，灰杨林在维系极端干旱区生态系统平衡和保障绿洲农牧业生产安全过程中发挥着重要作用。灰杨是胡杨的姊妹种，对荒漠环境（例如高盐和干旱）具有极强的适应能力，且灰杨表现出比胡杨更强的盐耐受能力，因此，灰杨被认为是研究物种分化和遗传适应的优良荒漠物种。已发表的灰杨基因组草图在连续性和完整性上存在局限，高质量基因组的构建将有助于探究灰杨对荒漠环境的适应性进化。
该研究利用Illumina+Pacbio+Hi-C测序数据，对灰杨雌株（XX，XY性别决定）基因组进行从头组装，获得521.09 Mb的灰杨染色体水平基因组，BUSCO为97.7%，注释获得了33,291个蛋白质编码基因（图1）。比较基因组发现长末端重复反转座子（LTR-RTs）的插入有助于灰杨在荒漠环境下的适应性进化和物种分化；基因的串联复制（如RCI2A，ERD4和GSTF6等）和基因家族的扩张（如KUP6，CPK30和ICL等）有助于灰杨对极端荒漠环境（特别是高盐和干旱）的适应。
图1 灰杨的形态特征和基因组组装
对中国25个灰杨居群的156个样本进行全基因组重测序，将灰杨种质资源分为了2组：天山以南亚组（南疆地区）和天山以北亚组（北疆地区）。天山以南亚组的遗传多样性高于天山以北亚组。为了探究与环境因素相关的遗传变异，使用潜在因素混合模型（LFMM）和多变量的景观基因组方法（RDA）分析获得了与气候（水分和温度）关联的“核心适应性变异”。与降水相关的变异数量明显高于与温度相关的变异数量，这可能与天山以南地区和天山以北地区之间降水量差异较大有关。进一步分析发现，降水可能通过影响MAG2相互作用蛋白2（MIP2）和SET结构域蛋白25（SDG25）等基因的遗传变异驱动灰杨群体的局部适应（图2）。
图2局部适应候选位点的鉴定
（文/孙健皓）
