“竹子開花，立馬搬家”——我國一些地區傳言，竹子開花之后不就后死亡，預示著壞事發生。從科學的角度來看，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，木質化程度高、營養生長幾十甚至上百年，最長的可達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，木質化程度低，與其它禾草一樣每年開花結實。

木本竹類的獨特性狀背后蘊含著怎樣的科學原理？中國科學院昆明植物研究所研究員李德銖帶領的研究團隊的一項新研究表明，木本竹類二倍體祖先之間的古雜交事件中存在“亞基因組的優勢轉移”，導致了木本竹類獨特性狀的演化。

近日，相關論文在《自然—遺傳》上在線發表。這一結論為研究竹類植物物種多樣化和獨特性狀的起源提供了多組學證據。

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家關注的熱點之一。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，占整個竹亞科種數的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個木本分支各3個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。研究團隊供圖）

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制尚不清晰。

在最新發表的論文中，研究團隊依托國家重大科技基礎設施中國西南野生生物種質資源庫，成功獲取了兩個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個代表種染色體級別的基因組，還測序了涵蓋竹子各組織和不同生長階段的476份轉錄組數據。

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

經過綜合分析，研究團隊在成功鑒定了木本竹類的A、B、C、D四套亞基因組的基礎上，進一步揭示了木本竹類二倍體祖先之間的古雜交事件。

據介紹，A和D亞基因組是由B和C亞基因組早期雜交形成的，而且在兩千二百萬年前發生過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、重復基因丟失、重復序列、甲基化和染色體結構變異等多個方面，均觀察到兩個四倍體分支中亞基因組優勢的獨立起源現象，且優勢亞基因組均為C亞基因組。并且，在六倍體分支中，亞基因組優勢則表現得更為動態和多樣化，呈現從C亞基因組到A亞基因組過渡的趨勢。

科研人員表示，這是首次在多倍體植物類群中報道的可能存在的亞基因組優勢轉移現象，為理解多倍體植物的演化機制提供了研究新方向。

竹亞科二倍體祖先及三個木本支系的起源和多倍化模型。研究團隊供圖

昆明植物研究所研究員馬朋飛、副研究員劉云龍、郭岑博士（現中國科學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。

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

（科學網?2024年3月21日）

來源：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/3/520111.shtm