2024年8月，中南民族大學生科院劉虹教授團隊在Nature旗下新期刊Communications Biology上發表題為“TheChrysosplenium sinicumgenome provides insights into adaptive evolution of shade plants”的研究論文。原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s42003-024-06701-9。Communications Biology于2018年創刊，為Nature旗下高質量開放期刊，中科院一區TOP論文，刊登生物科學各個領域的高質量研究和評論。中南民族大學生科院2022級博士研究生劉碩為該論文第一作者，劉虹教授與帖軍教授為通訊作者。我校為論文第一單位。
該論文解析了藥用植物中華金腰的全基因組，并為蔭生植物的低光適應性進化提供了獨特見解。此研究結合PacBio測序和Hi-C技術得到了虎耳草科金腰屬植物中華金腰的全基因組組裝（圖1）。通過核基因組與細胞器基因組的比較分析發現，在適應弱光環境的過程中，中華金腰細胞器基因組向核基因組進行了轉移，導致中華金腰核基因組中光合作用、細胞呼吸相關的基因家族發生了擴張和改變。通過比較基因組分析和進化分析發現，中華金腰中負責為光系統收集光能的捕光復合體II的關鍵組成蛋白Lhcb1在弱光的自然選擇壓力下發生了適應性進化，導致其擴張了STN7激酶關鍵磷酸化位點的蘇氨酸數目，這可能奠定了中華金腰對弱光環境的適應性基礎。此外，本研究通過轉錄組和代謝組分析，確定了中華金腰植株中的主要黃酮類代謝產物為金腰醇（chrysosplenol）和金腰苷（chrysosplenoside），并預測了這兩類黃酮代謝物在中華金腰植株中的生物合成途徑。
此次研究成果得到了國家自然科學基金面上項目、中南民族大學科研平臺基金和中南民族大學學術創新團隊基金的資助。
圖1 中華金腰基因組組裝概覽
