團(tuán)隊成功完成了兩個桂花品種：‘玉簾銀絲’（‘YLYS’）和‘狀元紅’（‘ZYH’）基因組序列的組裝，綜合多組學(xué)數(shù)據(jù)來探究桂花四個品種群的分化順序，認(rèn)為四季桂品種最先分化，隨后是丹桂，金桂和銀桂最后分化。團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)，丹桂（Aurantiacus 組）和其他三組（Albus、Luteus 和 Asiaticus）之間的花色差異并非由于OfCCD4（類胡蘿卜素裂解雙加氧酶 4）基因結(jié)構(gòu)的差異，而是由于其啟動子區(qū)域的4個堿基對（4-bp）缺失導(dǎo)致OfCCD4 基因表達(dá)顯著下降。OfCCD4是影響類胡蘿卜素降解的關(guān)鍵基因，其表達(dá)量的降低阻止了類胡蘿卜素的降解，從而導(dǎo)致花色呈現(xiàn)紅色。
團(tuán)隊在前期發(fā)表在《Annals of Botanay》桂花異構(gòu)體調(diào)控開花時間的論文基礎(chǔ)上進(jìn)一步全面地總結(jié)了PIs在植物中的起源、功能、調(diào)控模式，并討論了它們對未來分子生態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)研究的挑戰(zhàn)和機遇。蛋白質(zhì)異構(gòu)體（PIs）是通過替代剪接（Alternative Splicing, AS）、替代多聚腺苷酸化（Alternative Polyadenylation, APA）、替代起始（Alternative Initiation, AI）和核糖體移碼（Ribosomal frameshifting, RF）事件產(chǎn)生的同一基因的多個蛋白質(zhì)版本。綜述文章認(rèn)為PIs的存在不僅顯著增加了基因組信息的復(fù)雜性，而且極大地豐富了調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，增強了其靈活性。它們可能在表型多樣性、生態(tài)位分化和物種形成中發(fā)揮重要作用，從而擴(kuò)展了分子生物學(xué)及分子生態(tài)學(xué)的研究維度。文章進(jìn)一步總結(jié)了植物中PIs的代表性例子，并根據(jù)現(xiàn)有研究歸納了它們的調(diào)控模式，包括差異亞細(xì)胞定位、差異互作結(jié)構(gòu)域、蛋白質(zhì)復(fù)合體的差異降解速率以及不同異構(gòu)體之間的競爭或干擾。文章最后提出了未來研究PIs的關(guān)鍵領(lǐng)域，包括使用冷凍電鏡和X射線晶體學(xué)分析PIs的三維結(jié)構(gòu)特征、利用空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)確定PIs的時空表達(dá)模式，以及研究PIs在植物代謝調(diào)控、環(huán)境適應(yīng)、器官發(fā)育和物種形成中的分子機制。
以上研究得到國家自然科學(xué)基金（32360307, 32371911）、“十四五”國家重點研發(fā)計劃（2022YFD2200100）、河南省重大公益專項（201300110900）、河南省研究生教育改革與質(zhì)量提升工程（HNYJS2020JD08）等項目的資助。團(tuán)隊成員李永教授為論文第一作者，尚富德教授為論文通訊作者，青年教師王一涵、郭朋、劉紅利、劉燕培、林楠及博士研究生夏賀笑也參與了該系列工作。該研究得到了美國東卡大學(xué)黃錦嶺教授、牛津大學(xué)Cushman教授、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)馬男教授、中山大學(xué)李霖鋒教授的大力支持。
尚富德課題組長期從事桂花進(jìn)化生物學(xué)及花色、花香和花期調(diào)控機制研究，近年來在桂花品種分化和起源、花色和花香形成機制、多季開花調(diào)控機理等方面做出了創(chuàng)新性的研究工作。相關(guān)成果在國際著名期刊New Phytologist、Plant Physiology 、Annals of Botanay等雜志發(fā)表，主持國家自然科學(xué)基金項目6項，“十四五”國家重點研發(fā)計劃子課題、科技創(chuàng)新2030-國家重大項目子課題各1項。
論文鏈接：
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.20327
https://academic.oup.com/plphys/article/195/4/2815/7675279
https://academic.oup.com/aob/article/132/6/1089/7259871
