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花部形態多樣性在被子植物進化與物種分化中具有核心作用。異型花柱（二型或三型）具有提高植物傳粉精確度、降低雌雄干擾、促進異花傳粉等重要生態功能。全基因組復制或多倍化，對被子植物繁育系統和形態演化具有重要影響。然而，以往對異型花柱分子調控機制的研究都局限于二倍體，對于多倍體植物異型花柱的發生和演化還存在諸多未解之謎。

中國科學院華南植物園首次完成了茜草科四倍體二型花柱植物——裂果金花的染色體水平基因組組裝與解析，揭示了其控制花柱異長的S位點超基因，在多倍化后仍保持完整功能。

科研團隊基于全基因組測序、比較轉錄組、形態學、繁殖生物學等多種手段，獲得了裂果金花高質量的染色體水平基因組，并鑒定到二型花柱相關的S-locus超基因只存在于短柱花型的個體，呈半合子結構，由包含SchzAUX22在內的四個緊密連鎖的基因構成。其中，SchzAUX22是重要的生長素響應因子，被鑒定為調控二型花柱發育的關鍵候選基因。

研究表明，裂果金花的基因組可能起源于約360萬年之前的異源多倍化事件。通過計算S-locus基因和其同源基因的同義替換率（Ks），研究團隊發現S-locus的起源時間（約5000萬年前），遠早于裂果金花多倍化的發生時間。這些證據表明，盡管裂果金花存在由雜交導致的異源多倍化，S位點仍能保持完整并發揮功能，多倍化并不必然導致異型花柱的瓦解。

這是首次從全基因組層面破譯多倍體植物異型花柱的分子機制。該成果為深入理解被子植物花部多態性及繁育系統的進化提供了新的視角。

相關成果發表在《新植物學家》（New Phytologist）上。

A.?裂果金花長柱型花與短柱型花；B.?短柱型基因組Circos圖；C.?半合子位點基因結構示意圖；D.?裂果金花與近緣物種旁系同源基因的Ks分布分析。