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秋海棠的寓意和象征,秋海棠象征

生活百科 象征

自然界中，大部分植物是喜陽的，有些植物光照越充足長勢越好，光照不足時則會徒長、不開花，嚴重的還會死亡 。但秋海棠屬植物特立獨行，它一般生長在樹蔭下面，而且形態豐富，這引起了科研人員的興趣 。
近日，深圳市仙湖植物園與深圳華大生命科學研究院等合作，繪制了秋海棠屬植物高質量參考基因組，揭示了秋海棠屬植物多樣性演化和耐陰適應性相關機制，為秋海棠屬植物后基因組學研究提供了重要參考 。相關研究成果發表于《新植物學家》 。
破解“四個”典型代表基因組
秋海棠屬是世界上物種多樣性最為豐富的類群之一，是全球維管植物物種數量排名前十的大屬，種類超過2000種 。秋海棠屬植物主要分布在赤道附近的熱帶及亞熱帶地區 。
“秋海棠屬植物葉型、葉斑變化多樣，花色豐富，兼觀葉與觀花于一身，觀賞價值極高，是現今最具應用價值的園藝觀賞花卉之一，在我國南方許多城市廣泛種植 。”論文共同通訊作者、華大生命科學研究院研究員劉歡在接受《中國科學報》采訪時介紹 。
實際上，人工培育的秋海棠品種多樣，野生種秋海棠種類也非常多 。從2008年開始，仙湖植物園就對秋海棠屬植物資源進行收集 。
“目前，我們已收集保育400余種秋海棠屬植物種質資源，成為國內該類群收集種類最多的單位之一 。”論文共同通訊作者、仙湖植物園張壽洲研究員告訴《中國科學報》 。
收集材料的核心在于保護和利用，尋找其有用的價值 。從花卉種質創新角度來看，急需一個參考基因組，為將來各種性狀的基因挖掘打好基礎 。
“我們選了四個典型代表，即桑寄生狀秋海棠、鐵十字秋海棠、黑武士秋海棠、盾葉秋海棠，對它們進行全基因組組裝 。”劉歡說 。
張壽洲介紹，其中，桑寄生狀秋海棠是非洲特有的附生種類；鐵十字秋海棠采自我國廣西石灰巖地貌，葉斑非常顯著；黑武士秋海棠分布在馬來西亞，葉片近黑色，生活在雨林底層，耐陰能力極強；盾葉秋海棠采自我國海南，是目前已知最耐旱的秋海棠屬植物 。
【秋海棠的寓意和象征,秋海棠象征】此外，團隊還完成了74個全球代表性種類的淺層基因組測序，覆蓋了秋海棠屬一半以上的組，種類涵蓋亞洲、非洲和美洲等主要分布區域，對研究秋海棠屬多樣性演化非常關鍵 。
組裝結果顯示，四個物種基因組大小介于331Mb ~ 799Mb，基因數量介于22059~23444之間，BUSCO評估均達到91%以上，高質量基因組組裝為秋海棠屬植物功能基因組學研究以及分子育種培育新優品種提供了重要參考 。
兩個“事件”引發改變
保護生物多樣性對維持生態系統的穩定格外重要 。“保護生物多樣性就是在保護人類自己，前提是要理解生物多樣性從何而來，在這個過程中，我們才會形成各種保護機制 。”張壽洲表示 。
根據基因組研究，團隊獲得了一個重要發現，秋海棠屬祖先在大約3500萬年前經歷了一次特有的全基因組加倍事件，該事件對秋海棠屬植物多樣性演化和耐陰適應性具有重要貢獻 。
秋海棠屬隸屬于葫蘆目秋海棠科，與之關系較近的葫蘆科，如冬瓜、南瓜、黃瓜、絲瓜、葫蘆、西瓜等都是著名果蔬 。“我們發現，這個全基因組加倍事件并不是葫蘆目里普遍存在的，而是秋海棠屬所特有的 。”論文第一作者、仙湖植物園植物研究中心李凌飛博士告訴《中國科學報》 。
“而且，全基因組加倍事件與秋海棠屬的多樣性以及耐陰特性都具有密切關系 。”張壽洲說 。
實際上，從裸子植物到被子植物，很多類群的祖先都在某個關鍵節點上發生過至少一次全基因組加倍事件，才產生了豐富的物種 。
“多樣性其實與適應環境密不可分，秋海棠屬為典型的陰生植物，多數種類生活在林下、峽谷、瀑布、溶洞等陰濕的地方 。”李凌飛介紹，光通過受體基因接收后，陽生植物會出現一些庇蔭反應，比如一些作物在光線較弱時會徒長，而陰生植物沒有明顯的徒長過程，有一套“個性”的調控網絡 。
團隊研究發現，全基因組加倍事件發生后，很多與光合作用及能量代謝相關的基因得以保留和富集，并且發現與紅光、藍光及紫外光接收有關的受體基因（PHOT、CYR1/2、PHY及UVR8）均保留了多個拷貝，且部分已經發生了功能分化，這對秋海棠屬植物適應陰生環境、提高光合利用率具有重要意義 。
但秋海棠屬植物的耐陰程度各不相同，比如這次選的四個典型代表中，鐵十字秋海棠與黑武士秋海棠就特別耐陰，另兩個不太耐陰 。
“我們在特別耐陰的種類里還發現了很多光捕獲基因，這些并非全基因組加倍事件導致，而是發生了串聯復制事件 。在陰暗環境的刺激下，這類基因會串聯復制更多的‘成員’來幫助植物捕獲更多的光能，這是植物求生的一種方式 。”李凌飛介紹 。
此外，研究發現轉座子在秋海棠屬植物基因組中占有很大比例，且種間特異性較高 。轉座子在許多脅迫和代謝相關的基因上富集插入，轉座子的作用很有可能造成了秋海棠屬植物表型多樣化 。
加快新品種培育
由于育種研究起步晚，我國具有自主知識產權的秋海棠品種相對較少 。國內市場上流通的秋海棠大多是從歐美國家引進的 。而我國目前報道的野生秋海棠高達230余種 。
“因此，利用鄉土資源培育出優良秋海棠新品種，可以促進我國花卉產業中自有品種的應用 。”張壽洲表示 。
基于秋海棠屬如此豐富的表型，以及耐陰的特質，“我們希望把秋海棠屬做成花卉研究領域的模式物種，供花卉領域各種表型性狀關聯研究和參考借鑒 。”劉歡說 。
“取長補短”是植物研究的一大亮點，秋海棠屬在低光的環境下依然具有光合能力，頑強生存，這對其他物種的“升級改造”意義重大 。
“下一步，我們會深挖秋海棠屬的‘捕光技能’，希望能為農業生產、物種培育指引方向，比如讓農作物具有更高的光合利用率 。”劉歡表示 。
秋海棠屬具有豐富的物種多樣性、極高的觀賞價值，是園藝學家研究的熱點類群，多數種類呈狹域分布，為地方特有種，許多種類不僅可食用，還具有藥用價值，比如廣東肇慶的涼茶“紫背天葵”、廣西靖西的“一口血秋海棠”等 。
“我們將利用已經挖掘的秋海棠特異基因集合，形成成熟的基因轉化平臺，為下游資源利用服務 。”張壽洲說 。

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