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“竹子開花，立馬搬家”——我國(guó)一些地區(qū)傳言，竹子開花之后不就后死亡，預(yù)示著壞事發(fā)生。從科學(xué)的角度來(lái)看，傳言不攻自破。

竹子分為木本竹類和草本竹類，只有木本竹類開花后死亡。木本竹類莖稈高大，木質(zhì)化程度高、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)幾十甚至上百年，最長(zhǎng)的可達(dá)120年，之后才開花死亡。相比之下，草本竹類一般僅幾十厘米高，木質(zhì)化程度低，與其它禾草一樣每年開花結(jié)實(shí)。

木本竹類的獨(dú)特性狀背后蘊(yùn)含著怎樣的科學(xué)原理？中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所研究員李德銖帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)新研究表明，木本竹類二倍體祖先之間的古雜交事件中存在“亞基因組的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)移”，導(dǎo)致了木本竹類獨(dú)特性狀的演化。

近日，相關(guān)論文在《自然—遺傳》上在線發(fā)表。這一結(jié)論為研究竹類植物物種多樣化和獨(dú)特性狀的起源提供了多組學(xué)證據(jù)。

在植物演化史的研究中，多倍化或稱基因組加倍始終是科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)之一。木本竹類包括四倍體的溫帶木本分支、新熱帶木本分支和六倍體的舊熱帶木本分支約有1576種，占整個(gè)竹亞科種數(shù)的92.6%，主要是二倍體的草本分支僅有約126種。

兩種草本竹類植物和3個(gè)木本分支各3個(gè)代表種的基因組共線性（a）和舊熱帶分支代表種巨龍竹（b）與草本分支代表種（c）在植株上的巨大反差。研究團(tuán)隊(duì)供圖）

科研人員介紹，竹類植物多倍化后，不同亞基因組如何互作，這種互作又如何影響竹類植物物種多樣化的遺傳機(jī)制尚不清晰。

在最新發(fā)表的論文中，研究團(tuán)隊(duì)依托國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)，成功獲取了兩個(gè)草本竹子和溫帶木本分支、新熱帶木本分支和舊熱帶木本分支各3個(gè)代表種染色體級(jí)別的基因組，還測(cè)序了涵蓋竹子各組織和不同生長(zhǎng)階段的476份轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。

前期，他們提出了木本竹類的雜交和多倍化網(wǎng)狀演化路線，并推測(cè)木本竹類的多倍化與其適應(yīng)性性狀的形成有關(guān)。

經(jīng)過(guò)綜合分析，研究團(tuán)隊(duì)在成功鑒定了木本竹類的A、B、C、D四套亞基因組的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步揭示了木本竹類二倍體祖先之間的古雜交事件。

據(jù)介紹，A和D亞基因組是由B和C亞基因組早期雜交形成的，而且在兩千二百萬(wàn)年前發(fā)生過(guò)A亞基因組與草本竹類祖先的基因漸滲事件。

研究人員在基因組大小、重復(fù)基因丟失、重復(fù)序列、甲基化和染色體結(jié)構(gòu)變異等多個(gè)方面，均觀察到兩個(gè)四倍體分支中亞基因組優(yōu)勢(shì)的獨(dú)立起源現(xiàn)象，且優(yōu)勢(shì)亞基因組均為C亞基因組。并且，在六倍體分支中，亞基因組優(yōu)勢(shì)則表現(xiàn)得更為動(dòng)態(tài)和多樣化，呈現(xiàn)從C亞基因組到A亞基因組過(guò)渡的趨勢(shì)。

科研人員表示，這是首次在多倍體植物類群中報(bào)道的可能存在的亞基因組優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，為理解多倍體植物的演化機(jī)制提供了研究新方向。

竹亞科二倍體祖先及三個(gè)木本支系的起源和多倍化模型。研究團(tuán)隊(duì)供圖

昆明植物研究所研究員馬朋飛、副研究員劉云龍、郭岑博士（現(xiàn)中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園）、金桂花博士和研究員郭振華為論文共同第一作者，李德銖為通訊作者。

相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41588-024-01683-0

（科學(xué)網(wǎng)?2024年3月21日）

來(lái)源：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/3/520111.shtm