目前已知的蕨類植物葉綠體基因組在組織結構上表現為兩種基本類型：一是核心型，高等核心薄囊蕨類水龍骨目和樹蕨目具此類型；另一是基部型，見于其他蕨類基部類群。與基部型相比，核心型葉綠體基因組的反向重復區和大單拷貝區的rpoB-psbZ區（BZ區）發生過復雜的基因組重排，同時它們還丟失了5個相同的tRNA基因。但是，處在這兩種類型之間的中間演化類型卻一直未被發現。
近日，在王艇研究員指導下，高磊博士等人分別選取核心薄囊蕨的基部類群異型孢子蕨目和其姊妹群海金沙目的代表植物南國田字草和海金沙，測定了它們葉綠體基因組的全序列。隨后，他們基于比較基因組學分析發現：南國田字草葉綠體基因組的組織結構與水龍骨目和樹蕨目基本一致，都表現為核心型；而海金沙的BZ區基因順序雖與基部型相同，但反向重復區卻與核心型一致，同時也丟失了5個相同的tRNA基因。據此確定，海金沙的葉綠體基因組組織方式代表的是蕨類植物從基部型向核心型演化的過渡形態。
此外，該項研究還對ndhB基因兩外顯子進化速率的異質性做了分析，首次在基因內水平證明了反向重復區對葉綠體DNA序列進化的限制作用。
該研究獲得國家自然科學基金、中科院知識創新工程等項目的資助。中山大學蘇應娟教授課題組參加了部分工作。研究結果以Plastome sequences of Lygodium japonicum and Marsilea crenata reveal the genome organization transformation from basal ferns to core leptosporangiates為題發表在國際著名期刊Genome Biology and Evolution。
87個葉綠體基因構建的蕨類植物系統發育樹及基因含量比較
