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模型蕨类植物的动态基因组进化
Nature Plants ( IF 15.8 ) Pub Date : 2022-09-01 , DOI: 10.1038/s41477-022-01226-7
D Blaine Marchant 1 , Guang Chen 2, 3 , Shengguan Cai 4, 5 , Fei Chen 6 , Peter Schafran 7 , Jerry Jenkins 8 , Shengqiang Shu 9 , Chris Plott 8 , Jenell Webber 8 , John T Lovell 8, 9 , Guifen He 9 , Laura Sandor 9 , Melissa Williams 8 , Shanmugam Rajasekar 10 , Adam Healey 8 , Kerrie Barry 9 , Yinwen Zhang 11 , Emily Sessa 12 , Rijan R Dhakal 13 , Paul G Wolf 13 , Alex Harkess 8, 14 , Fay-Wei Li 7, 15 , Clemens Rössner 16 , Annette Becker 16 , Lydia Gramzow 17 , Dawei Xue 6 , Yuhuan Wu 6 , Tao Tong 3 , Yuanyuan Wang 18 , Fei Dai 4 , Shuijin Hua 19 , Hua Wang 20 , Shengchun Xu 4 , Fei Xu 4 , Honglang Duan 21 , Günter Theißen 17 , Michael R McKain 22 , Zheng Li 23 , Michael T W McKibben 24 , Michael S Barker 24 , Robert J Schmitz 25 , Dennis W Stevenson 26 , Cecilia Zumajo-Cardona 26 , Barbara A Ambrose 26 , James H Leebens-Mack 27 , Jane Grimwood 8 , Jeremy Schmutz 8, 9 , Pamela S Soltis 28 , Douglas E Soltis 12, 28 , Zhong-Hua Chen 5, 29
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大多数蕨类植物基因组的庞大和复杂性阻碍了通过基因组研究来阐明蕨类生物学和陆地植物进化的基本方面的努力。在这里,我们提出了模型蕨类植物Ceratopteris richardii 的染色体基因组组装以及相关的甲基化组、转录组和代谢组分析。该组装揭示了一段非常动态的基因组进化历史,包括大约 6000 万年前最近一次全基因组复制后基因组内容和结构的快速变化。这些变化包括大量基因丢失、猖獗的串联复制和细菌的多重水平基因转移,导致防御相关基因家族的多样化。将转座元件插入内含子导致了角蕨基因组的巨大尺寸以及相对于其他植物而言异常长的基因。基因家族分析表明,指导种子发育的基因是从控制蕨类孢子囊发育的基因中选出的,为种子植物的进化提供了见解。我们的发现和带注释的基因组组装扩展了角蕨作为植物生物学研究和教学模型的实用性。

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