铁十字|秋海棠缘何“背阳而生”( 二 ) 秋海棠科|基因组大小|植物基因

“多样性其实与适应环境密不可分，秋海棠属为典型的阴生植物，多数种类生活在林下、峡谷、瀑布、溶洞等阴湿的地方。”李凌飞介绍，光通过受体基因接收后，阳生植物会出现一些庇荫反应，比如一些作物在光线较弱时会徒长，而阴生植物没有明显的徒长过程，有一套“个性”的调控网络。
团队研究发现，全基因组加倍事件发生后，很多与光合作用及能量代谢相关的基因得以保留和富集，并且发现与红光、蓝光及紫外光接收有关的受体基因（PHOT、CYR1/2、PHY及UVR8）均保留了多个拷贝，且部分已经发生了功能分化，这对秋海棠属植物适应阴生环境、提高光合利用率具有重要意义。
但秋海棠属植物的耐阴程度各不相同，比如这次选的四个典型代表中，铁十字秋海棠与黑武士秋海棠就特别耐阴，另两个不太耐阴。
“我们在特别耐阴的种类里还发现了很多光捕获基因，这些并非全基因组加倍事件导致，而是发生了串联复制事件。在阴暗环境的刺激下，这类基因会串联复制更多的‘成员’来帮助植物捕获更多的光能，这是植物求生的一种方式。”李凌飞介绍。
此外，研究发现转座子在秋海棠属植物基因组中占有很大比例，且种间特异性较高。转座子在许多胁迫和代谢相关的基因上富集插入，转座子的作用很有可能造成了秋海棠属植物表型多样化。
加快新品种培育
由于育种研究起步晚，我国具有自主知识产权的秋海棠品种相对较少。国内市场上流通的秋海棠大多是从欧美国家引进的。而我国目前报道的野生秋海棠高达230余种。
“因此，利用乡土资源培育出优良秋海棠新品种，可以促进我国花卉产业中自有品种的应用。”张寿洲表示。
基于秋海棠属如此丰富的表型，以及耐阴的特质，“我们希望把秋海棠属做成花卉研究领域的模式物种，供花卉领域各种表型性状关联研究和参考借鉴。”刘欢说。
“取长补短”是植物研究的一大亮点，秋海棠属在低光的环境下依然具有光合能力，顽强生存，这对其他物种的“升级改造”意义重大。
“下一步，我们会深挖秋海棠属的‘捕光技能’，希望能为农业生产、物种培育指引方向，比如让农作物具有更高的光合利用率。”刘欢表示。
秋海棠属具有丰富的物种多样性、极高的观赏价值，是园艺学家研究的热点类群，多数种类呈狭域分布，为地方特有种，许多种类不仅可食用，还具有药用价值，比如广东肇庆的凉茶“紫背天葵”、广西靖西的“一口血秋海棠”等。
【铁十字|秋海棠缘何“背阳而生”】“我们将利用已经挖掘的秋海棠特异基因集合，形成成熟的基因转化平台，为下游资源利用服务。”张寿洲说。

铁十字|秋海棠缘何“背阳而生”( 二 )

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