揭秘：長期高溫下植物的突變規律

　　近日，Genome Biology雜志在線發表了來自揚州大學徐辰武教授團隊和園藝與植物保護學院金飚教授團隊題為Genome-wide DNA mutations in Arabidopsis plants after multigenerational exposure to high temperatures的研究論文。該研究首次從種群遺傳譜系（MA populations）和單粒種子株系遺傳譜系（MA lines）兩個層面揭示長期多代高溫（Heat和Warming）下植物的DNA突變速率和突變譜規律，為闡明長期環境脅迫下植物分子進化機制提供了重要的理論依據，同時為探索植物對未來氣候變暖的長期響應和適應趨勢提供了前瞻性的預測。

　　該研究團隊通過10多年的努力，以模式植物擬南芥為研究材料，成功獲得不同高溫多代的種群譜系和單粒種子譜系。通過全基因組測序分析和多重驗證確定了多代高溫能顯著加速DNA突變積累、改變分子突變譜；突變位點呈現非隨機性分布，基因間區、編碼區及轉座元件突變頻率明顯增加；更多突變發生在防御響應、DNA修復及信號等方面。進一步分析發現，MA種群和MA株系的突變位點分布模式顯著不同，表明MA種群受到更強的選擇作用。突變偏向性分析表明，多代高溫突變更偏向于低基因密度區、特定的三核苷酸及串聯重復或簡單重復區域。聯合DNA甲基化分析發現，甲基化有助于多代高溫DNA突變的積累。

　　該研究揭示了環境變暖趨勢下植物的突變規律，這一發現有助于解釋植物緯度生物多樣性梯度（latitudinal biodiversity gradient）以及冰期-暖期植物分子進化（molecular evolution）和物種形成（speciation）機制。同時，本研究也推動了Science提出的125個前沿科學問題之一“植物抗逆變異基礎是什么（what is the basis of variation in stress tolerance in plants）”的深入研究。

　　揚州大學博士生路兆庚為論文第一作者，我院徐辰武教授、園藝與植物保護學院金飚教授為論文共同通訊作者。北京林業大學林金星教授、南京農業大學滕年軍教授和香港中文大學林漢明教授以及多位合作者參與了本項研究