中國科學院植物種質創新與特色農業重點實驗室高磊博士等人在王艇研究員指導下，發現蕨類葉綠體基因組的進化動態遠比以往設想的更為復雜。研究結果已于4月13日發表在國際重要學術刊物BMC Plant Biology。

　　重點實驗室在前期的研究中測定了我國首個蕨類植物葉綠體基因組全序列（BMC Evolutionary Biology, 2009, 9:130），并注意到位于蕨類葉綠體基因組大單拷貝區的rpoB和psbZ間區（BZ區），其基因順序可歸為兩類：一是以觀音座蓮和松葉蕨為代表的祖先型，即座蓮型；一是以桫欏和鐵線蕨為代表的衍生型，稱為鐵線蕨型。分析認為從座蓮型到鐵線蕨型的轉變可能是借助兩條進化途徑、依靠兩次部分重疊的倒位得以實現，但是對該結構性重組的具體進化過程尚不了解。

　　為解決此問題，高磊博士等人在王艇研究員指導下，以BZ區為對象，對涵蓋現存蕨類所有11個目的植物進行了測序和進化基因組學分析，發現除樹蕨類、水龍骨類和異孢蕨類組成的核心薄囊蕨以外，所有其他蕨類均表現為座蓮型；而絕大多數核心薄囊蕨類則擁有鐵線蕨型；出乎意料的是，樹蕨類華東瘤足蕨（Plagiogyria japonica）的基因順序（瘤足蕨型）與前二者均不相同，有可能是在鐵線蕨型基礎上再發生一次小型回復倒位所致。在膜蕨類的南海瓶蕨（Vandenboschia radicans）和木賊類的問荊（Equisetum arvense）及節節草（Equisetum ramosissimum）的trnY-trnE基因間區（YE-IGS）中觀察到有大量重復序列存在。南海瓶蕨的YE-IGS含17個高度相似、大小為27 bp的串聯重復；它們與相鄰的trnY-GUA基因的反密碼子區同源，并都能形成類似的莖環結構。問荊和節節草的YE-IGS極度擴張至5 kb，擁有上百個可形成莖環二級結構的散布重復，其序列組成和結構也同鄰近trnY的反密碼子區高度同源。此外，該研究還證實蕨類的trnD-GUC基因發生過一次倒位以及ycf66在蕨類中曾被多次丟失。這些結果對深入理解蕨類植物葉綠體基因組的進化具重要意義。

　　中山大學生命科學學院蘇應娟教授課題組參與了部分工作。

重點實驗室在蕨類葉綠體基因組學研究方面再次取得重要進展