“铁树开花”苏铁完整基因组图谱全球首发 填补种子植物基因空白

攀枝花苏铁成为此次研究的测序材料。

你对苏铁这个名字感到陌生吗?其实我们常说的“铁树开花”中的铁树，其学名便是苏铁。

作为最原始的种子植物，苏铁具有极其重要的科学价值、生态价值和经济价值，可以说是“植物界的大熊猫”。然而，苏铁的基因组较大，结构复杂，为科学研究工作增添不少难度。现存最原始种子植物中，仅苏铁分支一直缺少完整的基因组图谱。

昨日，深圳市城管和综合执法局召开新闻发布会。记者从会上获悉，4月18日，《自然-植物》以封面文章在线发表了题为《苏铁基因组和种子植物早期演化》的研究成果。文章的发表，代表种子植物基因组演化研究中的最后一块拼图完成，种子植物各大分支的基因组到现在均已覆盖。

据悉，《苏铁基因组和种子植物早期演化》一文由深圳市仙湖植物园、深圳华大生命科学研究院、中国科学院昆明植物研究所、兰州大学、中国环境科学研究院、河南大学和南京林业大学等22个机构65位科学家联合完成。

探明苏铁时空演化规律

项目团队基于现存苏铁339种植物的转录组数据，重建了苏铁类自身的系统发育关系，并通过分子数据和化石证据，明确了苏铁的时空演化格局。

“我们选取苏铁类最基部的类群、同时也是中国特有的古老残遗种-攀枝花苏铁作为测序材料。”该论文共同通讯作者、深圳华大生命科学研究院刘欢说，“通过不同的测序技术，确定苏铁基因组大小为10.5Gb，共注释了32353个蛋白编码基因，这也是目前裸子植物中最高质量的大基因组图谱。”

“仙湖植物园自1989年开始收集和繁殖苏铁类植物，目前引种保育了来自全世界240余种苏铁植物。”该论文共同通讯作者、深圳仙湖植物园张寿洲表示。

据悉，2017年，仙湖植物园、深圳华大生命科学研究院、中科院昆明植物所联合发起苏铁基因组项目，旨在推进生物多样性、进化、生态保护及各种重要基础科研和农业应用转化问题的研究。

发现苏铁性别决定区

目前，绝大多数苏铁被世界自然保护联盟红色名录列为极度濒危物种，也是我国国家一级重点保护植物。

此次研究发现了苏铁的性别决定区和潜在的性别决定基因。研究团队通过对62株雌雄苏铁群体(源于四川攀枝花苏铁国家级保护区)进行测序分析，在雄株的Y染色体中找到了雌雄表达差异最大的一个基因，该基因编码一个MADS-box转录因子，推测其调控雌雄苏铁的性器官发育。该转录因子的同源基因也仅能在雄株基因组中检测到，说明了该性别决定机制在苏铁类植物中具有普遍适应性。

苏铁抗虫基因成功应用于棉花

“苏铁中的细胞毒素蛋白能够杀死一些常见昆虫，如棉铃虫、小菜蛾等，目前已通过基因重组技术将其成功应用于棉花，事实证明其杀虫效率比现有抗虫棉更高，可在棉花种植中进行推广。”张寿洲说。

苏铁还有很多待研究发掘的实用价值，譬如药用价值上，苏铁全身均可入药，叶片提取物有抗癌活性，在治疗癌症、艾滋病等多种疾病的药物中均有应用。(深圳商报记者 文灿)

关键词： 铁树开花 苏铁基因组图谱 种子植物基因 全身均可入药