深圳子科生物報道：福建農林大學張亮生課題組及其合作者本周在《Nature》雜志上發表了題為“The water lily genome and the early evolution of flowering plants”的論文，報告了藍星睡蓮（Nymphaea colorata）的基因組，并通過其基因組和轉錄組測序結果展示了早期被子植物的進化特征。

（圖片來源：田納西大學）

睡蓮一直是藝術家眼中的寵兒，在繪畫和雕塑等藝術領域屢見不鮮。在古埃及，睡蓮與中國的荷花一樣，被視為圣潔、美麗的化身。法國印象派大師莫奈曾以睡蓮為主題創造了一組畫。

在這項研究中，作者利用PacBio RSII SMRT測序技術獲得了藍星睡蓮的高質量基因組（409 M）。系統發育分析的結果表明，睡蓮和無油樟（Amborellales）是早期的兩個開花植物譜系，這可能是由于大約一億多年前（1.47-1.85億年）的全基因組復制事件。

開花植物，也稱為被子植物，是陸地上種類zui多的一類植物。目前有64個目，416個科，大約13,000個屬和300,000個已知物種。睡蓮科植物是古老的雙子葉植物，也有某些單子葉植物的特征。因此研究它在被子植物中的進化具有十分重要的意義。

研究人員還發現，藍星睡蓮的ABCE基因在各個花器官中廣泛表達，這表明了花發育的古老ABCE模型。早期被子植物的ABCE基因可能廣泛表達，隨著核心雙子葉植物的進化，基因表達和功能可能由更專門的ABCE基因來調控。這也解釋了睡蓮的萼片和花瓣沒有真正意義上的分化，與原始被子植物的花相似。

美國田納西大學植物科學系的陳峰教授及其團隊也參與了此項研究，他也是南京農業大學的客座教授。這個團隊致力于分析睡蓮中花香生物合成的遺傳基礎。“吸引傳粉媒介的花香對植物的多樣性以及農業生產都是至關重要的，”他說。

根據美國農業部的統計，世界上75%的開花植物和35%的糧食作物都依靠昆蟲等動物來傳粉和繁殖。許多傳粉的動物都依靠花香來定位植物的花朵。“無油樟的花是沒有香味的，因此，了解開花植物如何進化出香味很有意思，”陳教授說。他在2013年參與發表了無油樟的基因組。

“睡蓮已經進化出誘人的花香和顏色，這是核心被子植物共有的特征，”陳教授指出。“我們分析的化學成分和生物合成基因表明，睡蓮的香味與核心被子植物平行進化。由于其*的系統發育位置，花香生物合成及其他性狀揭示了所有被子植物的早期進化特征。”（生物通 薄荷）

原文檢索

Zhang, L., Chen, F., Zhang, X. et al. The water lily genome and the early evolution of flowering plants. Nature (2019) doi:10.1038/s41586-019-1852-5