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　　草莓是倍受人們喜愛的漿果類水果，也是最為年輕的馴化作物之一。我國草莓栽培面積居世界首位，且云南是夏季草莓的主產(chǎn)區(qū)。我國草莓野生種質(zhì)資源較為豐富，西南地區(qū)是草莓屬的分化中心之一。草莓屬植物存在廣泛的種間雜交與多倍體化，使得其細(xì)胞器基因組起源、核質(zhì)互作演化等方面的研究仍存在很大程度的未知，也阻礙了草莓野生種質(zhì)資源的有效評估與利用。 

　　遺傳多樣性的形成與維持機制是進(jìn)化基因組學(xué)的核心問題之一。相對于葉綠體基因組而言，植物線粒體基因組一般具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣、替代速率較低、重組頻繁等特點，被認(rèn)為是研究基因組結(jié)構(gòu)與功能演化的重要遺傳系統(tǒng)。早期的研究表明，植物線粒體基因組的結(jié)構(gòu)變化非?？?，但序列水平的變化卻很慢。然而也有學(xué)者認(rèn)為，線粒體基因組編碼區(qū)和非編碼區(qū)可能存在不同的選擇壓或突變修復(fù)機制，從而導(dǎo)致這兩個區(qū)間的演化速率存在差異。 

　　為了更好地理解植物線粒體基因組演化特征與機制，中國科學(xué)院昆明植物研究所朱安丹專題組和李德銖專題組完成了13個草莓屬野生種完整的線粒體基因組組裝，并對其編碼區(qū)與非編碼區(qū)序列變異特征進(jìn)行了深入研究。研究發(fā)現(xiàn)：（1）DNA突變速率在線粒體基因組編碼區(qū)和非編碼區(qū)基本一致，但非編碼區(qū)的插入缺失（indels）和倒位（inversions）發(fā)生頻率更高。該結(jié)果也糾正了一些學(xué)者誤認(rèn)為“非編碼區(qū)的序列突變速率更快”的觀點。（2）植物線粒體基因組重組頻繁，即使是同一屬內(nèi)親緣關(guān)系較近的物種之間，線粒體基因組的結(jié)構(gòu)也存在很大差異。（3）草莓屬線粒體基因組中存在大量的由于“微倒位”（micro-inversion）引入的多堿基連鎖突變（2-18 bp），而這些連續(xù)性突變位點可能會對替代速率的計算或系統(tǒng)發(fā)育信號的評估產(chǎn)生影響；同時這也拓展了進(jìn)化基因組學(xué)中通常認(rèn)為堿基替代都是獨立發(fā)生的觀點。（4）植物線粒體基因組共線性較低很可能是由于大量DNA序列的獲得或丟失造成的。 

　　上述研究成果以Fragaria mitogenomes evolve rapidly in structure but slowly in sequence and incur frequent multinucleotide mutations mediated by micro-inversions為題，發(fā)表在國際植物學(xué)主流期刊New Phytologist上。這也是該團(tuán)隊繼2020年發(fā)表植物線粒體基因組替代速率異質(zhì)性的研究(Liu & Fan, et al., 2020, New Phytologist)之后，關(guān)于植物線粒體基因組演化方面的又一重要研究成果。中國科學(xué)院昆明植物研究所樊維姝博士和劉芳博士為第一作者，朱安丹研究員、李德銖研究員和美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校Jeffrey P. Mower博士為通訊作者。云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院阮繼偉研究員和沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)雷家軍教授也參與了本項目。該項目得到了國家重點研發(fā)計劃（2018YFD1000107）、種質(zhì)庫開放課題以及中科院“西部之光”等項目的支持。 

　　原文鏈接 

　　圖1. 草莓屬線粒體基因組中編碼區(qū)和非編碼區(qū)的替代速率 

圖2.草莓屬線粒體基因組中廣泛存在由微倒位介導(dǎo)的連續(xù)堿基突變