日，我所植物系統(tǒng)發(fā)育基因組與生物信息學(xué)研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合英國皇家植物園、中國科學(xué)院植物研究所在New Phytologist(中科院1區(qū)TOP，IF2024=8.3)發(fā)表了題為“Sliding-window phylogenetic analyses uncover complex interplastomic recombination in the tropical Asia-America disjunct plant genus Hedyosmum (Chloranthaceae)”的學(xué)術(shù)論文，我所為第一單位，我所李鵬偉副研究員和盧永彬副研究員為共同第一作者，張強(qiáng)研究員為通訊作者。英國邱園Alexandre Antonelli教授、中國科學(xué)院植物研究所王偉研究員、我所在讀研究生朱正娟、我所覃信梅助理研究員參與了該研究工作。

質(zhì)體(葉綠體)是植物進(jìn)行光合作用的工廠。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為質(zhì)體基因組為單親(母系)遺傳且不會發(fā)生分子間(同源)重組，質(zhì)體DNA是植物系統(tǒng)發(fā)育研究中利用最多的分子標(biāo)記。雖然越來越多的研究發(fā)現(xiàn)在一些植物類群中存在質(zhì)體雙親遺傳或父系遺傳(滲漏)，但目前自然界中是否真實(shí)存在質(zhì)體間同源重組還不確定。

為弄清楚以上問題，該研究首次提出了基于“滑窗系統(tǒng)發(fā)育分析”檢驗(yàn)質(zhì)體間同源同組的方法，并闡明其理論依據(jù)和置信度統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)概率計(jì)算。利用該方法在金粟蘭科雪香蘭屬(Hedyosmum)中檢測到強(qiáng)支持重組事件，揭示了重組過程及重組相關(guān)物種的時(shí)空演化歷史。

圖1 “滑窗系統(tǒng)發(fā)育分析”檢驗(yàn)質(zhì)體間同源同組原理示意圖

圖2 雪香蘭屬(Hedyosmum)內(nèi)的不同進(jìn)化歷史。a，滑窗方法發(fā)現(xiàn)雪香蘭屬存在三種不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);b，不同窗口以及不同的建樹方法對應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖3 基于兩種不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的雪香蘭分化時(shí)間估計(jì)(a-b)及歷史時(shí)期全球溫度變化(c)

該研究提供了一個(gè)強(qiáng)支持的質(zhì)體分子間同源重組的案例，顛覆了自然界中質(zhì)體分子間不重組的主流觀點(diǎn)，并警示在基于質(zhì)體DNA的系統(tǒng)發(fā)育研究中，應(yīng)檢驗(yàn)其是否存在譜系間重組的可能性，以免得出片面的甚至錯(cuò)誤的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。同時(shí)，提出了一個(gè)檢驗(yàn)質(zhì)體分子間同源重組的新方法，這一方法理論上也可用于檢驗(yàn)核基因等其它分子間同源重組。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金(31200174)，廣西自然科學(xué)基金(2025GXNSFAA069328, 2025GXNSFAA069230, 2021GXNSFAA196049)等項(xiàng)目資助。