近日,安徽农业大学园艺学院合作在The Plant Journal期刊发表题为“Synteny-based comparative pan-genome reveals a male-specific FT gene underlying flowering time dimorphism in kiwifruit”的研究成果。该研究通过构建首个基于共线性的猕猴桃泛基因组,成功揭示了一个雄性特有的开花时间调控基因——Y linked FT(YFT),是导致猕猴桃雄株比雌株更早开花的关键因子。安徽农业大学园艺学院本科生徐乐、硕士研究生苗同浩和崔中如为该论文的共同第一作者,岳俊阳副教授、殷学仁教授、汪松虎教授和刘永胜教授为论文的共同通讯作者。
研究团队通过收集中华猕猴桃与毛花猕猴桃6个不同基因型的10套染色体级别单倍型组装,构建了猕猴桃属跨物种的泛基因组,共包含52,774个非冗余泛基因同源群。利用自主开发的SynPanScan分析流程,团队从中筛选出657个在性别间具有显著存在/缺失(PAV)或拷贝数(CNV)变异的共线性基因集。其中,一个位于Y染色体性别决定区域(SDR)内的雄性特有FT基因(YFT)引起了研究人员的注意。系统进化分析表明,YFT起源于猕猴桃在约3000万年前发生的一次近期全基因组复制事件(WGD),是常染色体上两个已知开花促进因子FT1和FT2的同源基因,属于开花整合因子FT基因家族。为进一步验证YFT的功能,研究团队将毛花猕猴桃的AerYFT基因在拟南芥中异源表达。结果显示,转基因植株开花时间显著早于野生型,证实YFT具有促进开花的功能。
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从进化角度看,YFT通过促进雄性更早开花,能够提高其花粉输出与扩散的机会,从而增强雄性适合度。这种“雄株早花”的时间策略,与性别决定基因SyGI(具有多效性:除主导性别决定外,也调控“每株花数”)的空间策略相辅相成,共同优化了雄性的繁殖成效。相反,雌性在繁殖中需承担从果实发育到种子成熟的高生育成本,其在进化上形成了更为谨慎的开花时机决策机制,以最大化每一次开花的繁殖收益。可见,这种“时间差”并非偶然,而是自然选择下形成的两性繁殖协同机制,YFT基因的存在,使雄性成为雌性可靠的花粉供应者,从而保障了群体层面的繁殖成功率,并增强了种群应对环境波动的韧性。
该研究首次将YFT基因的功能从“开花促进因子”提升至“繁殖协同调控因子”,成功揭晓了植物性别二态性背后“雄株早花”的深层进化逻辑。
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