基于转录组数据揭示4种兜兰的全基因组复制历史

摘要

多倍化或全基因组复制(WGD)是物种多样性发生的重要驱动力。目前,在蕨类、菊科以及豆科等类群丰富的植物中已多次报道全基因组复制事件,而兰科(Orchidaceae)全基因组复制事件报道极少,与其丰富的物种多样性存在矛盾,推测与前期样本量小但类群跨度大的研究策略有关。选取染色体数目变异丰富且多样性较高的兜兰属(Paphiopedilum)为兰科植物代表类群,基于共享数据库中4种兜兰的转录组数据,采用同义替换率(K_(s))、系统发生基因组学以及相对定年的方法分析兜兰属植物是否发生过全基因组复制事件。结果表明,在4种兜兰中均检测到3次全基因组复制事件,分别发生在110.17-119.77 Mya(WGD1)、60.95-74.19 Mya(WGD2)和38.19-45.85 Mya(WGD3)。其中,WGD3为新检测到的全基因组复制事件,推测其发生在杓兰亚科(Cypripedioideae)与姐妹类群分化后,兜兰属与姐妹类群分化之前。此外,3次全基因组复制事件发生后优先保留的基因拷贝在功能上多与当时的环境胁迫响应相关,推测全基因组复制提高了兜兰属植物祖先对当时极端环境变化的适应性。