傅承新-邱英雄实验室完成“活化石”植物银杏基因组草图

2016年11月21日，生态研究所傅承新-邱英雄实验室在GigaScience期刊在线发表题为“Draft genome of the living fossil Ginkgo biloba”论文。该研究与华大基因、中国科学院植物研究所合作完成，赵云鹏副教授为共同第一作者，傅承新教授为共同通讯作者，研究生周文彬和本科生赵丽君为共同作者。

银杏是世界著名、中国特有的”活化石”植物，是重要的经济和文化树种，是濒危植物经人工干预后，种群恢复并重新在全球广泛分布的成功保育案例。银杏形态特征和生态习性保守、病虫害少、生命力强，是广岛原子弹轰炸后幸存并最早萌动的树种；同时，银杏也是现存种子植物的五大谱系中唯一一个仅存留一个物种的谱系；而且银杏雌雄异株，是植物雌雄异株性状的早期/古老代表和研究模式。虽然银杏已有一些转录组数据，但缺少基因组数据，无法有效解决这些有趣而重要的问题。此外，裸子植物的基因组巨大、重复序列多，组装技术难度大，使得银杏基因组迟迟未能解码。

本实验室从2001年开始研究银杏的起源和进化，此次在中科院植物所倡导下，借助华大基因的基因组分析实力，开始本项目研究。测序共产生约2 Tb原始数据，拼接成10.61Gb的基因组（contigN₅₀=48.2 Kb; scaffold N₅₀=1.36 Mb），包含41840个注释基因。论文阐明了银杏经历了两次全基因组复制和大量长末端重复序列（LTR）插入事件，使得重复序列占到整个基因组76.58%，由于转座元件的活跃造成了银杏的平均内含子长度明显大于其他已测序物种。揭示了银杏多重防御机制的遗传学基础，包括抗性基因家族的大量扩增，大量的银杏特有（抗性）基因，抗性基因在化学和生物防御物合成途径上的富集。

论文链接：http://gigascience.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13742-016-0154-1。研究结果受到国内外同行和媒体广泛关注，并经BBC等国际顶级媒体报告。BBC的新闻报道：http://www.bbc.com/news/science-environment-38057741。

傅承新-邱英雄团队长期聚焦濒危野生植物系统进化和保护遗传学的关键科学问题研究。2001年在973项目资助下，启动对银杏“避难所”群体和群体进化历史的研究。近年来，赵云鹏博士及其研究小组通过国家自然科学基金项目的资助，陆续深入研究，取得新进展，发表一系列研究论文，包括2016年在Ecology and Evolution期刊发表的银杏种内谱系分化机制论文“Incongruent range dynamics between co-occurring Asian temperate tree species facilitated by life history traits”（http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.2014 /full），引起国内外同行的重视。

目前团队在前期工作和基因组草图完成的基础上，正在继续与华大基因和中科院植物所合作，通过重测序，探讨银杏性别进化、抗性进化、种群动态历史、遗传变异的地理分布等重要科学问题。GigaScience为华大基因2012年创办的“大数据科学”期刊，目前在BioMed Central旗下出版，今年首次发布IF为7.645。