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水楊酸（SA）是植物免疫和脅迫響應中的核心植物激素，在調控生長與防御權衡中發揮關鍵作用。近年來，苯丙氨酸解氨酶（PAL）介導的SA生物合成途徑研究在生化層面取得進展，但學界對其在不同植物類群中的進化動態仍缺乏系統認識。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，但長期缺乏高質量參考基因組，制約了相關研究的深入開展。近日，中國科學院華南植物園研究團隊以中華繡線菊為研究對象，構建了其染色體水平高質量參考基因組，并整合比較基因組學、轉錄組學及靶向代謝組學數據，系統解析了薔薇科SA生物合成通路的演化機制。系統發育分析表明，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生分化。進一步研究發現，染色體斷裂與融合事件，以及譜系特異性全基因組復制（WGD），共同驅動了薔薇科核型結構的多樣化。研究結果表明，PAL介導的途徑是薔薇科SA生物合成的主導路徑，并在進化上高度保守。在李亞科物種中，該通路主要通過WGD擴張；而在薔薇亞科中，則由WGD與小尺度復制（SSD）共同驅動。來源于WGD的基因普遍具有良好的共線性，并維持穩定高表達；而SSD來源的基因則表現出共線性降低和表達模式差異，反映出復制后的調控分化與亞功能化過程。轉錄組分析進一步顯示，PAL途徑相關基因在不同組織中具有明顯的表達差異。代謝組分析表明，中華繡線菊中SA含量呈現梯度分布：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在營養器官與生殖器官中均存在活躍合成。研究結果表明，基因組進化動態與轉錄及代謝調控的協同作用，共同驅動了SA生物合成通路的演化與功能分化，形成“核心穩定、外圍靈活”的調控體系。該研究從基因組結構、基因復制、表達調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制，為理解植物免疫與環境適應提供了新視角，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。相關研究成果發表在《園藝研究》（Horticulture Research）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會等的支持。論文鏈接薔薇科SA生物合成通路的進化分析薔薇科物種全基因組表達模式及SA生物合成通路相關酶譜分析