植物多样性:石松和蕨类植物基因组大小和进化的研究进展

来源：华南植物园2022-02-02 08:41

基因组大小与物种进化的关系一直受到学者们的广泛关注。基因组作为遗传信息的载体，不可避免地会逐渐增大。研究表明，基因组的大小与物种的进化程度呈正相关。从大尺度分类水平来看，基因组大小与物种复杂性总体趋势呈正相关。然而，随着研究的深入，人们发现基因组的大小与物种的进化复杂性之间并没有严格的对应关系，这就是所谓的“C值悖论”，这

基因组大小与物种进化的关系一直受到学者们的广泛关注。作为信息，基因组大小不可避免地逐渐增加。研究表明，基因组的大小与物种的进化程度呈正相关。从大尺度分类水平来看，基因组大小与物种复杂性总体趋势呈正相关。但随着研究的深入，人们发现基因组的大小与物种的进化复杂性并没有严格的对应关系，这就是所谓的“C值悖论”，这让人们对“基因组越大，生物进化越高等”的观点产生了质疑。也反映了物种基因组大小和物种进化之间的复杂性。

与其他陆生植物相比，石松和蕨类植物的染色体更多，基因组巨大，这在植物界是一个惊人的现象。然而，很少有人知道蕨类植物是如何拥有如此大的基因组的。例如，目前蕨类植物中最大的基因组植物裸腹溞的大小为142.4Gb。此外，蕨类植物中还有基因组非常小的物种，如满江红，基因组大小为0.9-1.5 GB。由于复杂的基因组组成和普遍的倍性，迄今为止很少有蕨类植物物种进行全基因组测序。

为了探索蕨类植物为何染色体数目极高、基因组大的原因，中国科学院华南植物园植物中心研究员王发国等人利用流式细胞仪测定了27科72属240种石松属和蕨类植物的基因组大小(其中228种为首次测定)，并在石松属和蕨类植物系统发育框架内分析了基因组大小、孢子大小、染色体特征、系统发育信号和生境类型偏好之间的相关性。同时重构了生境类型的祖先特征，检验基因组大小是否随生境类型的变化而变化。

结果表明，基因组大小的系统发育信号较弱，但染色体碱基(x)的系统发育信号较强，基因组大小与物种染色体性状呈正相关。表明染色体数目、染色体大小和多倍体可能是蕨类植物基因组扩增的主要因素。不同生境类型的基因组大小差异显著，且与生境类型显著相关。回归分析表明，基因组较大的物种更有可能是附生植物。推断陆地生境是现存蕨类植物和石松类植物的祖先，生境类型的变化伴随着一段时间的基因组稳定。研究人员推测，在蕨类植物及其相关类群的进化史中，栖息地类型的变化和多基因组复制促成了大基因组的形成。

相关结果发表在《植物多样性》杂志上。该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。(100yiyao.com)

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