睡莲基因组揭示了开花植物的早期进化。
目前国际上的一个研究小组已经成功对蓝瓣睡莲(Nymphaea colorata)的基因组进行了测序及分析。这种睡莲有着非常美丽的蓝色花瓣，目前这项研究结果已经发表在权威杂志《自然》(Nature)上，这将为研究开花植物(被子植物)的早期进化提供重要的创新成果，例如花的发育及其气味和颜色。
图1蓝瓣睡莲(Nymphaea colorata)
睡莲作为一种开花植物，在全球上的分布主要是一些寒冷地区，如中国北部及加拿大北部等地。有许多物种，特别是睡莲属，通常有大且艳丽的花朵，它们的美感吸引了许多著名艺术家如法国印象派画家克劳德·莫奈(Claude Monet)等。睡莲是起源于有花植物的早期分化，在被子植物核心组出现之前被称为"中被子植物"。因此，睡莲为了解开花植物的早期进化，特别是花打开了先河。
图2 被子植物的系统基因组关系图：a为被子植物的三种不同演化关系，b为不同植物核苷酸序列的BS值的LCN基因
发表的这篇文章的第一作者为中国福建农林大学的张良生博士及其同事，他们讲到："蓝瓣睡莲的基因组为解决Amborellales(为一种开花灌木，只包括一个物种，为Amborella trichopoda)、Nymphaeales和所有现存的被子植物之间的关系提供了一个机会"。在这项研究中，研究人员使用PacBio RSII single-molecule real-time (SMRT)测序技术对蓝瓣睡莲的DNA进行了测序。他们发现该种植物的基因组相对较小，大约有4.09亿对碱基对。此外，还确定了3.158万个蛋白质编码基因，并预测了重复元件，总长度为1.604亿个碱基对，占基因组的39.2%。他们分析表明，Nymphaea和Amborellales是所有现存开花植物的连续姊妹系。它还揭示了1.47-1.85亿年前蓝瓣睡莲的全基因组复制事件的证据。
图3高质量的染色体组可以整合遗传和表达数据
图4不同基因组的同线性
图5蓝瓣睡莲和早期被子植物花ABCE模型中的MADS-box基因
图6 20种不同睡莲的花的图片
同时，研究小组还分析了睡莲花香的生物合成的遗传基础。参与这篇论文的田纳西大学农业研究所研究员陈峰教授说："吸引传粉者的花香对植物多样性和以植物为基础的农业生产都是至关重要的"。"长卷柏(Amborella trichopoda)的花是没有香味的，因此，了解开花植物何时以及如何进化出气味是很有趣的"。根据研究小组的说法，在睡莲的全基因组复制事件中保留的基因中，有一些是调节所有开花植物开花过渡和开花发育的同源基因。陈教授说："睡莲进化出了迷人的花香和颜色，这是核心被子植物共有的特征"。"我们分析了产生花香的化合物和生物合成的基因，结果表明睡莲的香味和被子植物的香味是平行进化的。"
图7蓝瓣睡莲花挥发物的气相色谱图
图8蓝瓣睡莲萜烯合成酶的系统发育树
也正是"由于睡莲独特的系统发育位置，从蓝瓣睡莲基因组中发现的气味生物合成和其他性状的创新为所有被子植物的早期进化提供了线索。"
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