异型花柱植物自交发育信号首次发现

科技日报讯 （记者赵汉斌）记者8月12日从中国科学院昆明植物研究所获悉，我国科学家在异型花柱植物交配系统演变研究中取得重要进展。国际分子进化生物学领域顶级期刊《分子生物学与进化》在线发表了这一成果。

异交向自交的转变，通常被认为是被子植物交配系统演变的整体趋势。在被子植物中，约有10%—15%的物种呈高度自交，已有的研究证据表明这些星散分布的自交物种多数是从其异交的祖先类群中经过多次独立分化而来。

中国科学院昆明植物研究所李德铢研究组和王红研究组多年来关注异型花柱植物种群生态学和进化遗传学研究，发展了具异型花柱的滇丁香属、报春花属等日趋成熟的研究模式。此前，该团队周伟副研究员等在交配系统演化及其生态和遗传效应等热点问题的研究中取得了一系列重要成果。

研究团队日前以报春花属为研究对象，借助这个类群内单基因突变诱发同型花柱发生的特殊机制，利用同型花柱起源与交配系统转变同步发生的特性，针对不同转变时间尺度下的组学数据，种间选择60个叶绿体基因组和12个转录组，种内使用12个叶绿体基因组和13个转录组，深入解析了交配系统由异交向自交转变的遗传和分子进化效应。

研究表明，在异型花柱类群中伴随着同型花柱的出现和自交发生，近期衍生的自交物种呈现明显的基因组自交综合征，蛋白编码区内核苷酸遗传多样性及杂合度显著降低；种间分异及种下多态位点上均呈现更高的非同义与同义替代速率，暗示自交物种在近中性突变位点上受到相对低效的负选择作用；而极度有害突变比例下降，则预示清除效应在自交物种中更为明显；自交物种的适应性进化速率呈现下降趋势。

这项研究首次在不同进化时间尺度上检测到异型花柱植物类群的基因组自交综合征发育信号，并首次发现交配系统转变过程中遗传与表型综合征的理论建成顺序，这些重要发现，为植物交配系统转变在基因组水平上的遗传和分子进化效应提供了充分且详实证据。