来源 | Mol Plant植物科学
责编 | 逸云
适应性进化是进化生物学的核心问题。随着全基因组数据正在急速增加，适应性进化的研究正在转向基因组学领域。而趋同进化为适应性进化提供了强有力的证据，因此基因组的趋同进化有潜力成为进化生物学研究领域的新前沿。
2020年10月29日，中山大学生命科学学院有害生物控制与资源利用国家重点实验室施苏华教授团队在Plant Communications发表了题为Genomic convergence in the adaptation to extreme environments的综述论文。该综述系统总结了植物在适应相同极端环境过程中的基因组趋同进化的最新进展，探讨了基因组不同层次趋同进化的发生频率，并为基因组趋同进化的研究提供了系统的总结和展望。
该综述文章以适应极端环境的植物为对象，综述了植物基因组在适应极端环境过程中的趋同进化研究。研究发现从氨基酸位点替代、基因数目变异、基因表达量改变、基因组组分的进化等方面普遍存在趋同进化。进一步研究发现，对于研究最为广泛的氨基酸替代的趋同进化，在基因组水平的可靠例子很少，可能是因为这类趋同进化本身较少，也可能是因为目前的方法灵敏度不够。而在其他层次的趋同进化，可能比已知的要更加普遍。比如植物基因组的基因复制频率高于其他生物类群，基因复制造成的表达量上升或者新功能化均存在趋同进化。受限于有限的数据，基因表达模式的趋同进化目前研究较少。基因组组分的趋同进化也容易被忽略，但在红树植物的研究中发现基因组组分的趋同改变例如氨基酸使用、重复序列含量的减少可能是一种长期适应机制。
基因组趋同进化表现在多个层次
总之，该研究发现趋同进化在适应相同极端环境的植物基因组中普遍存在。但是目前关于基因组趋同进化的研究还在比较初始的阶段，仅在少数植物如红树植物中开展了多层次基因组趋同进化的研究。本研究建议在将来的研究中，一方面需要在方法上寻求创新，另一方面需要在多个层次系统研究基因组趋同进化，而这也需要广泛搜集多个维度的数据而不仅仅是参考基因组序列。
中山大学施苏华教授课题组长期研究植物的物种形成、适应性进化和生物多样性。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和广东省基础与应用基础研究基金的资助。
https://doi.org/10.1016/j.xplc.2020.100117
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