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铁树终于开花！2.7亿岁恐龙级植物首获基因组图谱（你见过铁树开花吗）
2025-02-11人已围观
铁树终于开花！2.7亿岁恐龙级植物首获基因组图谱
苏铁类植物：古老而神秘的“活化石”
也许你不熟悉苏铁类植物，但你一定听说过“铁树开花”这个成语，它比喻事情很难实现。相传因受苏东坡青睐，铁树得名“苏铁”。作为现存最原始的种子植物之一，苏铁类植物曾与恐龙一起“称霸”地球。然而，由于基因组较大、重复序列含量高、结构复杂等原因，这种超过2.7亿岁的植物一直没有完整的基因组图谱，致使种子植物基因组演化研究版图始终缺少一块关键“拼图”。
基因组测序证实“元老”地位
苏铁 刘阳供图
种子植物包括裸子植物和被子植物，裸子植物分为四大类，即苏铁类、银杏类、松柏类和买麻藤类。然而，关于四大类裸子植物之间的系统演化关系，学界一直有不同观点。当苏铁有了基因组图谱、明确了系统位置后，分歧或许可以解决。
该研究测序材料选取的是苏铁的基部类群，也是整个苏铁类分布纬度最北的种类——攀枝花苏铁。其基因组组装大小为10.5Gb，挂载11条染色体，评估完整度91.6%，是目前裸子植物中最高质量的大基因组图谱。分析表明，苏铁单独（线粒体数据）或和银杏一起（核基因、叶绿体数据）构成其他所有裸子植物的姐妹群。
不必再苦等“铁树开花”
完整的基因组图谱就像揭秘手册一样，解开了一个个谜团。例如，全基因组复制事件（WGD）是植物演化适应的重要驱动力，关于裸子植物共同祖先是否经历了WGD，同样存在争议。研究人员采用对重复基因同义替代分析和系统发育基因组学方法，并使用基因组内共线性区域进行比较验证，发现裸子植物的共同祖先经历了一次WGD（命名为ω）。
伴随着种子植物起源，许多关键创新性状如种子发育、花粉、次生生长相关的基因家族均发生了创新或扩张。再例如，铁树（即苏铁）开花确实难，一般需要十年以上时间以及适宜的环境。苏铁类植物虽为雌雄异株，但也只能在开花时才能判断性别。如果可以在植株进入花期前就确定性别，对于超过2/3的种类处于濒危状态的苏铁类植物来说具有重要意义。
独具毒蛋白，身怀抗虫技
“害虫一般不会吃苏铁。”刘阳透露，一个意外收获是，他们在攀枝花苏铁基因组中发现一种细胞毒素蛋白基因fitD。“FitD起源于细菌，通过水平基因转移的方式转移到苏铁中。”刘阳介绍，水平基因转移泛指不同物种间的基因交流，在陆生植物适应性进化过程中起推动作用。基于苏铁类339个物种转录组数据，研究人员发现fitD只在苏铁属物种中存在。并且，fitD基因在种子和根部高表达，这可能也是苏铁种子和根部具有毒性的原因之一。基于基因重组技术，在大肠杆菌表达的fitD产物对小菜蛾和棉铃虫有显著致死性，显示出fitD具有作为生物农药的应用前景。假以时日，或许fitD基因可以转移到棉花等作物上，从而轻松实现棉花无“虫”。
相关论文信息：
- https://doi.org/10.1038/s41477-022-01129-7
- https://doi.org/10.1038/s41477-022-01133-x
苏铁的养殖方法与注意事项
苏铁是一种耐干旱、喜阳光的植物，适合在温暖湿润的环境中生长。以下是一些养殖苏铁的方法和注意事项：
土壤选择：苏铁喜欢排水良好的沙质壤土，可以选择腐叶土、泥炭土和粗砂混合配制。
光照需求：苏铁需要充足的阳光，但在夏季高温时需适当遮荫，以防叶片灼伤。
浇水管理：苏铁较耐旱，浇水应遵循“不干不浇，浇则浇透”的原则。冬季减少浇水频率，保持土壤微湿即可。
温度控制：苏铁适宜生长的温度为20-30℃，冬季最低温度不宜低于5℃。
施肥要求：生长季节每月施一次稀释后的复合肥或有机肥，冬季停止施肥。
修剪整形：定期修剪枯黄叶片和过长枝条，保持植株美观并促进新芽生长。
病虫害防治：注意观察是否有蚜虫、红蜘蛛等害虫侵害，及时采取防治措施。
通过合理的养护管理，苏铁不仅能够健康成长，还能成为家庭或园林中的一道亮丽风景线。同时，了解其独特的生物学特性和科学研究进展，更增添了我们对这些古老植物的敬畏之情。