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我所对金花茶组植物的生态适应机制及基因型和表型多样性研究取得新进展

来源：花匠小妙招时间：2024-09-28 09:38

稿件来源：特色经济植物研究中心柴胜丰发布于：2024/5/20 16:01:05 点击量：728

近期，我所联合广西师范大学在国际期刊Frontiers in Plant Science（IF2023=5.6，中科院2区top期刊，JCR1区）上发表题为“Combined analysis of metagenome and transcriptome revealed the adaptive mechanism of different golden Camellia species in karst regions”的研究论文，广西师范大学硕士研究生刘建秀和我所广西特色植物保育及利用创新团队成员江海都研究实习员为该论文共同第一作者，广西师范大学梁语副教授和我所韦霄研究员、柴胜丰研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、广西重点研发计划、广西自然科学基金等项目的资助。

金花茶组植物是山茶属中唯一开黄色花的类群，是广西极具特色的珍贵植物资源，该组植物对生境土壤环境具有高度的专一性，大多数物种仅生长在喀斯特地区的石灰土生境，而少数物种仅生长于酸性土生境。探究金花茶组植物对不同土壤类型的适应机制，对于理解该组植物生境多样性的形成及演化具有重要意义。该研究整合宏基因组和转录组，对4个喀斯特金花茶物种和4个酸性土金花茶物种的根际土壤微生物群落结构、功能和根内基因表达进行了分析。结果表明：喀斯特地区生长的金花茶物种根际土壤中Candidatus_Rokubacteria的比例显著高于酸性土金花茶物种，这有利于喀斯特金花茶物种通过改善土壤中的物质运输来增强根系对氮的吸收。喀斯特金花茶物种的CYP81E、CHS、F3H、C12RT1、NAS和CAD等上调基因在KEGG文库中的次级代谢物合成途径中富集，有利于促进金花茶次生代谢产物的合成，进而增强金花茶对喀斯特生境的适应能力。

该研究首次从根际土壤微生物组成和根内次生代谢途径中基因表达方面揭示了喀斯特生境下金花茶组植物对其土壤环境的适应机制。

喀斯特生境和酸性土生境中不同金花茶物种根际微生物群落特征

论文链接：https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1180472

此外，我所广西特色植物保育及利用创新团队另一篇题为“Genotypic and phenotypic diversity of endemic golden Camellias collected from China”的研究论文发表于国际学术期刊Diversity（IF2023=2.5，JCR2区），我所唐健民副研究员为该论文的第一作者，柴胜丰研究员和韦霄研究员为共同通讯作者。该研究得到国家重点研发项目，国家自然科学基金项目，西部之光青年项目、广西重点研发项目等资助。

金花茶组植物在全球大概有50多个种，我国发表的金花茶种类已超过30种，这些物种的叶和花的形态相似，常常容易被混淆。该研究采用简化基因组测序技术，构建中国金花茶组植物系统进化树，描述中国金花茶组植物的进化关系。并且，该研究还对金花茶组植物叶的总酚、总黄酮、总花青素和鞣花酸等次生代谢指标进行了测定。基于植物次生代谢物质图谱的相似性和差异性进行主成分聚类分析，结果显示化学分类与遗传系统发育树呈现部分相同的趋势，表明次生代谢指标可以作为金花茶化学分类的生物标志物。

以上研究结果为中国区域分布的金花茶基因型和表型多样性提供了系统进化信息，并且利用分子生物学系统发育的方法来理解或解释金花茶组植物次生代谢产物的特征，为特定次生代谢产物的寻找和潜在生物活性物质开发提供了理论依据。