近日，深圳华大联合多家科研单位完成苏铁基因组解析工作，发布苏铁完整基因组图谱，这意味着种子植物基因组演化研究中的最后一块拼图已顺利完成。4月18日，《自然-植物》（Nature Plants）以封面文章发表该研究成果。据悉，该研究成果数据公开共享，全球科学家可免费下载使用。
Nature Plants官网截图
苏铁是地球上现存最古老的种子植物，人们常说的“铁树开花”中，铁树的学名便是苏铁，具有极其重要的科学价值、生态价值和经济价值。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。
攀枝花苏铁基因组特征
2017年，深圳华大生命科学研究院（以下简称“华大研究院”）启动万种植物基因组计划，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。同年，华大研究院、深圳市仙湖植物园、中科院昆明植物所联合发起苏铁基因组项目。
据华大生命科学研究院研究员刘欢介绍，该项目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，吸引了植物学领域国际顶级专家加入，最终由国内外22个机构，60多名科学家共同参与完成。
a图为攀枝花苏铁；b图为攀枝花苏铁雄株和雌株的孢子体
研究团队基于现存苏铁目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，确定了苏铁演化的完整历史。分子钟分析表明，现存苏铁的多样化同步发生于距今1100至2000万年之间，是中新世以来气候剧烈变化的结果。
研究团队在攀枝花苏铁基因组中发现一种细胞毒素蛋白基因（fitD），该基因起源于细菌，通过水平基因转移的方式转移到真菌和苏铁中。基于苏铁类339个物种转录组数据，研究发现该毒素蛋白只在苏铁中存在，且在苏铁种子和根部高表达，目前尚未在其他植物中发现。
Nature Plants封面
据深圳仙湖植物园张寿洲教授介绍，本次发现的毒性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。此外，该毒性蛋白的植物性来源，也使其对玉米等农作物具有更安全、更高的保护性。
除了在农业方面具有可观的应用前景之外，苏铁还有着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、肝脏疾病等多种疾病的药物中均有应用。
此外，研究团队还揭露了苏铁的性别决定相关基因，揭示了苏铁性别决定的遗传机制。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的保守性。
责任编辑：Rex_07
