百岁兰基因组进化应该用什么思路和进化论联系在一起啊？ 第1页

分析其现有基因组的特征，看看有什么部分看起来跟目前的生活环境和历史上经历过的环境有关。

百岁兰 Welwitschia mirabilis 是买麻藤类-百岁兰科的孑遗植物，是裸子植物中唯一的草状木本植物。化石记录显示百岁兰曾广泛分布在巴西、葡萄牙等地，大陆板块分裂、气候变化让其栖息地明显缩小，如今自然种群仅幸存在安哥拉和纳米比亚沙漠。

2017 年以来的研究显示，百岁兰在约 8600 万年前发生了一次独立的全基因组加倍，在 100 万到 200 万年间出现剧烈的转座子爆发，高频的非同源重组抵消了大部分扩增的转座子序列。上述变化发生的时间与纳米比亚沙漠形成的时间（约 8000 万年前）接近，显示该变化可能与环境变化有关；甲基化测序与比较分析显示百岁兰的基因组整体极重度甲基化，可能通过甲基化来特异性调节沉默转座子、维持分生组织细胞的基因组完整性、降低有害突变率。这可能加快了百岁兰基因组脱氨基的速率，使其 G-C 含量明显低于一般植物。数千万年间干旱、贫营养的选择压让百岁兰基因组朝规模小、能耗低、抗性高的方向演化。

与其他陆地植物的比较分析表明，百岁兰基因组中 HSP、LRR、WRKY、bHLH 等抗性基因明显扩增，涉及细胞稳态、细胞生长速率、DNA 修复的诸多转录因子的表达式样（尤其是调控分生组织分生能力的 ARP 和 KNOX1 共表达模式）与其他种子植物有明显差异，使百岁兰可以持续获得新分化的叶片细胞、支持仅有的两片叶子持续伸长。脱落酸 ABA 合成限速酶 NCED4 在百岁兰不同组织中的表达差异或由启动子区 CHH 差异甲基化调控引起。细胞生长速率特异性降低、细胞内稳态调节增强、叶片的抗热能力提高和高度木质化有助于适应沙漠环境。

上述研究表明，百岁兰的基因组演化与其近 1 亿年以来经历的地质环境变化和沙漠环境的持续高温干旱有较强的关联性。

相关论文：

Wan, T., Liu, Z., Leitch, I.J. et al.

The Welwitschia genome reveals a unique biology underpinning extreme longevity in deserts.

Nat Commun 12, 4247 (2021).

https:// doi.org/10.1038/s41467- 021-24528-4