【南林新聞中心訊】水杉和紅豆杉是裸子植物Conifer II（除松科外的其他松柏類植物）分支的重要代表樹種。近年來，曹福亮院士領導的團隊先后對這兩個重要物種的基因組進行了解析并開展了相關研究。

水杉（Metasequoia glyptostroboides Hu et Cheng）為柏科水杉屬唯一現存種，是我國特有的珍貴孑遺樹種，由我校老校長鄭萬鈞院士和我國植物分類學奠基人胡先骕先生共同為其定名。自二十世紀四十年代被發現以來，水杉作為和平和友誼的象征被送到世界各地種植。在科研領域，水杉對于植物學、古植物學、演化生物學和古地理學等研究也具有重要意義。近日，以我校付芳芳教授為第一共一作者，曹福亮院士、尹佟明教授、薛良交教授為共同通信作者在植物學著名期刊Plant Communications (IF:10.5)在線發表了題為“The Metasequoia genome and evolutionary relationship among redwoods”的研究論文（doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100643），全面解析水杉基因組，揭示水杉環境適應機制及紅杉亞科演化過程。

研究應用三代測序和Hi-C技術對水杉基因組進行測序組裝，得到8.07 Gb染色體級別的高質量基因組。分析表明進化過程中，水杉丟失和收縮的基因家族遠多于獲得和擴張的基因家族。轉錄組比較發現，水杉和幾種被子植物在水淹脅迫響應中的基因表達調控上具有較高的保守性。研究揭示了紅杉亞科三個單種屬樹種遺傳和形態的多樣性可能是由于從祖先種群中隨機保留了不同的等位基因，同時明確了北美紅杉為同源六倍體，且多倍化后染色體的劇烈重排可能是造成裸子植物多倍體現象較少的原因。

紅豆杉是Conifer II紅豆杉科植物，因富含抗癌成分紫杉醇而備受關注。團隊此前對云南紅豆杉（Taxus yunnanensis）進行了基因組解析，組裝獲得高質量染色體級別的云南紅豆杉基因組（10.7Gb），探討了紅豆杉與其他裸子植物的遺傳進化關系及其基因組增大的原因，同時通過紫杉醇合成通路的構建，發現紫杉醇合成基因多以基因簇的形式分布在12號染色體上，編碼紫杉醇合成羥化酶的CYP725A基因家族表現出明顯的擴張，同樣在12號染色體上形成串聯重復的分布。研究成果“Taxus yunnanensis genome offers insights into gymnosperm phylogeny and taxol production” 以付芳芳教授為共同第一作者，汪貴斌教授為共同通訊作者發表于國際知名期刊Communications Biology上。

近年來，曹福亮院士團隊強化高質量人才隊伍建設，積極整合優勢多學科資源，開展有組織科研，對銀杏、水杉、紅豆杉等重要裸子植物樹種，紅花油茶、文冠果等重要經濟林樹種，阿里沙棘、江孜沙棘、紅柳、烏柳等西藏地區重要經濟生態樹種，以及云南和陜西大熊貓保護區重要竹種進行遺傳進化、生物育種、數字栽培和加工利用等創新研究，產生了一批高水平的科研成果，為實現自主創新能力提升提供了強有力的支撐。