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水楊酸（SA）是植物免疫和脅迫響應(yīng)中的核心植物激素，在調(diào)控生長與防御權(quán)衡中發(fā)揮關(guān)鍵作用。近年來，苯丙氨酸解氨酶（PAL）介導(dǎo)的SA生物合成途徑研究在生化層面取得進(jìn)展，但學(xué)界對其在不同植物類群中的進(jìn)化動態(tài)仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)識。繡線菊屬植物作為天然SA的最早來源之一，在SA代謝研究中具有重要意義，但長期缺乏高質(zhì)量參考基因組，制約了相關(guān)研究的深入開展。近日，中國科學(xué)院華南植物園研究團(tuán)隊(duì)以中華繡線菊為研究對象，構(gòu)建了其染色體水平高質(zhì)量參考基因組，并整合比較基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)及靶向代謝組學(xué)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)解析了薔薇科SA生物合成通路的演化機(jī)制。系統(tǒng)發(fā)育分析表明，中華繡線菊位于薔薇科李亞科，并在約5780萬年前與其他類群發(fā)生分化。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，染色體斷裂與融合事件，以及譜系特異性全基因組復(fù)制（WGD），共同驅(qū)動了薔薇科核型結(jié)構(gòu)的多樣化。研究結(jié)果表明，PAL介導(dǎo)的途徑是薔薇科SA生物合成的主導(dǎo)路徑，并在進(jìn)化上高度保守。在李亞科物種中，該通路主要通過WGD擴(kuò)張；而在薔薇亞科中，則由WGD與小尺度復(fù)制（SSD）共同驅(qū)動。來源于WGD的基因普遍具有良好的共線性，并維持穩(wěn)定高表達(dá)；而SSD來源的基因則表現(xiàn)出共線性降低和表達(dá)模式差異，反映出復(fù)制后的調(diào)控分化與亞功能化過程。轉(zhuǎn)錄組分析進(jìn)一步顯示，PAL途徑相關(guān)基因在不同組織中具有明顯的表達(dá)差異。代謝組分析表明，中華繡線菊中SA含量呈現(xiàn)梯度分布：枝條最高（606–1038ng/g FW），葉片次之（183–432ng/g FW），而花中最低（42–56ng/g FW），這表明SA在營養(yǎng)器官與生殖器官中均存在活躍合成。研究結(jié)果表明，基因組進(jìn)化動態(tài)與轉(zhuǎn)錄及代謝調(diào)控的協(xié)同作用，共同驅(qū)動了SA生物合成通路的演化與功能分化，形成“核心穩(wěn)定、外圍靈活”的調(diào)控體系。該研究從基因組結(jié)構(gòu)、基因復(fù)制、表達(dá)調(diào)控及代謝積累等多層面揭示了植物激素合成通路的演化機(jī)制，為理解植物免疫與環(huán)境適應(yīng)提供了新視角，也為薔薇科果樹和觀賞植物的抗病分子育種提供了重要理論依據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《園藝研究》（Horticulture Research）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會等的支持。論文鏈接薔薇科SA生物合成通路的進(jìn)化分析薔薇科物種全基因組表達(dá)模式及SA生物合成通路相關(guān)酶譜分析