中科院武漢植物園高磊博士等人在王艇研究員指導(dǎo)下，發(fā)現(xiàn)蕨類葉綠體基因組的進(jìn)化動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)比以往設(shè)想的更為復(fù)雜。研究結(jié)果已于4月13日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)刊物BMC  Plant  Biology。

　　武漢植物園在前期的研究中測定了我國首個(gè)蕨類植物葉綠體基因組全序列（BMC  Evolutionary  Biology，  2009，  9：130），并注意到位于蕨類葉綠體基因組大單拷貝區(qū)的rpoB和psbZ間區(qū)（BZ區(qū)），其基因順序可歸為兩類：一是以觀音座蓮和松葉蕨為代表的祖先型，即座蓮型；一是以桫欏和鐵線蕨為代表的衍生型，稱為鐵線蕨型。分析認(rèn)為，從座蓮型到鐵線蕨型的轉(zhuǎn)變可能是借助兩條進(jìn)化途徑、依靠兩次部分重疊的倒位得以實(shí)現(xiàn)，但是對該結(jié)構(gòu)性重組的具體進(jìn)化過程尚不了解。

　　為解決此問題，武漢植物園高磊博士等人在王艇研究員指導(dǎo)下，以BZ區(qū)為對象，對涵蓋現(xiàn)存蕨類所有11個(gè)目的植物進(jìn)行了測序和進(jìn)化基因組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)除樹蕨類、水龍骨類和異孢蕨類組成的核心薄囊蕨以外，所有其他蕨類均表現(xiàn)為座蓮型；而絕大多數(shù)核心薄囊蕨類則擁有鐵線蕨型。出乎意料的是，樹蕨類華東瘤足蕨（Plagiogyria  japonica）的基因順序（瘤足蕨型）與前二者均不相同，有可能是在鐵線蕨型基礎(chǔ)上再發(fā)生一次小型回復(fù)倒位所致。在膜蕨類的南海瓶蕨（Vandenboschia  radicans）和木賊類的問荊（Equisetum  arvense）及節(jié)節(jié)草（Equisetum  ramosissimum）的trnY-trnE基因間區(qū)（YE-IGS）中觀察到有大量重復(fù)序列存在。南海瓶蕨的YE-IGS含17個(gè)高度相似、大小為27  bp的串聯(lián)重復(fù)；它們與相鄰的trnY-GUA基因的反密碼子區(qū)同源，并都能形成類似的莖環(huán)結(jié)構(gòu)。問荊和節(jié)節(jié)草的YE-IGS極度擴(kuò)張至5kb，擁有上百個(gè)可形成莖環(huán)二級結(jié)構(gòu)的散布重復(fù)，其序列組成和結(jié)構(gòu)也同鄰近trnY的反密碼子區(qū)高度同源。