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重要林木樟科植物全基因组测序研究进展
植物学报
2024, 59 (2):
302-318.
DOI: 10.11983/CBB23035
近年来, 随着测序技术的革新、测序成本的降低和生物信息学软件的开发, 植物全基因组研究蓬勃发展。樟科(Lauraceae)隶属被子植物木兰类, 泛热带分布, 物种多样性高, 其中很多物种具有重要的经济和生态价值, 目前已发表包括8个物种的13个基因组。该文从樟科全基因组研究现状、基因组特征、起源和进化以及功能基因和基因家族4个方面进行综述, 着重介绍基于组学数据的木兰类及樟科的系统发生、樟科经历的多倍化事件以及与樟科花器官进化和代谢产物相关的基因鉴定。结合研究现状展望了樟科基因组研究的发展方向, 建议通过增加测序基因组分支的代表性并关注具有特殊价值的物种, 及研究物种特异性功能基因以加深对该家族基因功能和进化的理解。  View image in article
图4
已测序樟科基因组特征比较
(A) 基因组大小; (B) 基因组杂合度; (C) 重复序列比例; (D) 长末端重复序列比例
正文中引用本图/表的段落
基因组大小及染色体数目是基因组的基本特征, 是研究科内多倍化和进化的基础。迄今为止, 樟科染色体数目的研究涵盖24个属(约24/50) 136个种(约136/ 3 000) (Oginuma and Tobe, 2006; Rice et al., 2015)。樟科物种多为二倍体, 通常n=12 (图3; 附录2)。染色体数目变化在樟科属内十分常见, 其中月桂属(Laurus)染色体n=18, 21, 24, 27, 30, 33, 36, 表现出丰富的变异。根据已发表的樟科基因组数据(包括全基因组测序的8个物种) (表1; 附录3), 樟科基因组大小为719 (樟)-2 982 Mb (月桂(Laurus nobilis))。月桂族的基因组明显大于樟族和鳄梨族(图4A)。
基因组大小、杂合度和重复序列比例等是判断基因组复杂程度的标准(高胜寒等, 2018)。复杂基因组在测序和组装过程中会面临更大的困难(高胜寒等, 2018)。已测序樟科物种均为二倍体(2n=24)木本植物(表1), 基因组大小介于719-2 092 Mb之间。其中山胡椒基因组是已测序樟科物种中最大的基因组, 约为其它月桂族测序物种的2倍(表1)。樟科物种的基因组杂合度较高(图4B), 除阴香的杂合度为0.7%外, 其余物种的杂合度均大于1%。Sun等(2022a)测序的樟基因组杂合度高达2.9%, 是已测序樟科基因组中杂合度最高的。樟科基因组重复序列比例为46.1%-76.8%, 在樟科基因组中变化较大(图4C)。月桂族重复序列占比最高, 超过60%, 其中山胡椒的重复序列占比最高, 为76.8%。长末端重复序列(long terminal repeat, LTR)为樟科基因组中最常见的转座子(transposable elements, TE)。LTR在樟科已发表基因组中占比为17.0%- 52.5% (图4D), 在鳄梨基因组中比例最低, 但在闽楠基因组中比例最高(Chen et al., 2020a)。
本文的其它图/表
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