近期，內蒙古自治區高等學校蒙古高原生物多樣性保護與可持續利用重點實驗室成員、我校生命科學與技術學院李永教授團隊在進化生物學領域期刊“Plant Diversity”上發表最新研究成果“Multi-omics analyses provide insights into the evolutionary history and the synthesis of medicinal components of the Chinese wingnut”。

楓楊是胡桃科中具有重要藥用和經濟價值的樹種。由于缺乏高質量的參考基因組，楓楊的基因組學和育種研究受到限制。本研究完成了楓楊的高質量染色體級基因組組裝，并通過多組學分析揭示了其進化歷史和藥用成分的合成途徑。楓楊基因組近完成圖總長度521.12 Mb，是迄今為止所報道的楓楊基因組中最高質量的基因組組裝。楓楊基因組中含有較高比例的轉座元件及豐富的基因家族。通過比較基因組學證實楓楊與青錢柳大約在1169萬年前出現分化，胡桃科中果實有翅組與無翅組大約于1366萬年前分化。在楓楊基因組中發現了與根部生長相關的LBD基因家族顯著擴張，這可能與其適應洪水環境有關，同時研究還發現胡桃科果實有翅組中與厭氧呼吸有關的基因家族明顯擴張，這些可能提高了有翅組應對水淹脅迫的能力。研究通過轉錄組和代謝組分析，鑒定了楓楊中與合成d-檸檬烯、α-蒎烯、3-蒈烯和石竹烯等萜類揮發物相關的候選基因，這些揮發物增強了楓楊在河岸分布時抵御食草昆蟲的能力。這項研究為楓楊研究提供了重要的遺傳資源，揭示了其進化機制，并識別了與萜類揮發物合成相關的關鍵基因，為未來的藥用開發和生態保護提供了科學依據。

該研究得到國家自然科學基金項目（32360307）、內蒙古自然科學基金項目（2023MS03031）、內蒙古草原英才（3211002406）和林木遺傳育種國家重點實驗室開放課題（TGB2021004）的支持。

文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468265924000490