近日,，我校生命科學(xué)學(xué)院李鴻彬/孟狀研究團隊在甘草染色體進化研究中取得重要進展,，研究成果以“Whole chromosome oligo-painting in licorice unveil interspecific chromosomal evolutionary relationships and possible origin of triploid genome species”（全基因組涂染揭示甘草屬種間染色體進化關(guān)系和三倍體物種形成與起源）為題,，發(fā)表在植物學(xué)國際權(quán)威期刊《The Plant Journal》（中國科學(xué)院1區(qū)TOP期刊,，五年影響因子7.1）,，據(jù)悉本研究是The Plant Journal建刊以來刊發(fā)的首篇中草藥甘草染色體進化生物學(xué)研究領(lǐng)域文章,，對甘草屬植物起源演化和物種形成具有重要意義,。

甘草是世界上最常用的中草藥之一,，因其能“解百毒,、調(diào)百藥”故有“國老”,、“十方九草”的稱號。我國有關(guān)甘草的記載最早可追溯到公元前200年,，甘草具有抗炎,、抗病毒、抗菌,、抗腫瘤等眾多藥用價值,，因其本身帶有甜味，在工業(yè)領(lǐng)域也具有廣泛應(yīng)用,。甘草屬遺傳多樣性豐富,、組成十分復(fù)雜，關(guān)于甘草屬種間染色體的特征,、進化差異及物種形成仍缺乏了解,。染色體核型是物種染色體組成和進化研究的重要工具之一，比較核型分析依賴于單個染色體鑒定,，但由于甘草染色體小,，相似度高，使得傳統(tǒng)細胞學(xué)方法難以區(qū)分單條染色體,，嚴重阻礙了甘草屬種間染色體進化關(guān)系和物種起源演化研究,。

圖1 甘草染色體特異涂染細胞學(xué)標(biāo)記開發(fā)

我校生命科學(xué)學(xué)院李鴻彬、孟狀研究團隊通過生物信息學(xué)進行基因組定向設(shè)計,，并結(jié)合寡核苷酸熒光原位雜交技術(shù)成功開發(fā)了首套可以在一個細胞中區(qū)分識別甘草所有染色體的特異性細胞學(xué)標(biāo)記（圖1）,；利用該染色體識別體系歷時兩年多時間解析了甘草屬七個種（烏拉爾甘草、脹果甘草,、光果甘草,、無腺毛甘草、黃甘草,、蜜腺甘草和平臥甘草）的染色體核型特征和進化差異,，證實了甘草屬七個種在3-12百萬年的獨立分化過程中始終保持著極其保守的染色體共線性特征，表明了甘草屬植物保守的物種進化模式,；揭示了甘草屬種間的染色體親緣進化關(guān)系和獨立分化后的染色體核型變異特征，并證實了平臥甘草是7種甘草中最接近祖先的甘草類型（圖2）,。

圖2 甘草屬種間染色體進化差異解析

研究還首次發(fā)現(xiàn)了天然三倍體甘草,，并揭示了三倍體甘草物種的起源和形成（圖3）。該發(fā)現(xiàn)證實了自然界中甘草屬物種不光是二倍體,，同時還存在多倍體平行演化途徑,，這一發(fā)現(xiàn)更新了我們對甘草屬植物物種形成和起源演化的原有認知，同時為甘草的多倍體育種研究提供了可行性方案,，將極大地有助于新疆甘草資源的高效利用與優(yōu)異種質(zhì)培育,，為甘草產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力支撐,。

圖3 三倍體甘草染色體特征鑒定及起源進化分析

石河子大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院孟狀副教授為論文第一作者兼通訊作者，生命科學(xué)學(xué)院碩士生鄭仟為論文共同第一作者,，李鴻彬教授為論文的通訊作者,。該工作得到了新疆維吾爾自治區(qū)“天池英才”青年博士人才項目、兵團科技計劃項目,、國家自然科學(xué)基金項目,、石河子大學(xué)科技項目等的資助。

（通訊員：孟狀 李鴻彬）