深圳子科生物報(bào)道：植物在千百年的進(jìn)化中，怎樣變得越來(lái)越多姿多彩？一個(gè)重要因素，就是植物會(huì)復(fù)制自己基因，豐富自己的基因庫(kù)數(shù)量。多了自己的“同胞胎”兄弟姐妹，基因在生物體中就“聲勢(shì)壯大了”，團(tuán)結(jié)起來(lái)力量大，不僅能抵御外界復(fù)雜多變的環(huán)境，還能增加進(jìn)化變異的機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)物種分化和多樣性。

以往的研究發(fā)現(xiàn)，有的植物有復(fù)制自己基因的功能，即通過(guò)不同類型復(fù)制方式產(chǎn)生一個(gè)與原基因序列相同的新基因。基因復(fù)制產(chǎn)生的兩個(gè)同源基因稱為重復(fù)基因或“姊妹基因”。近年來(lái)，隨著測(cè)序技術(shù)的不斷升級(jí)和測(cè)序成本的大幅度降低，越來(lái)越多的植物基因組被破譯。

目前已經(jīng)完成全基因組測(cè)序的植物超過(guò)200種，包括單細(xì)胞綠藻，苔蘚類植物，蕨類植物，裸子植物以及被子植物。然而，目前仍缺乏一個(gè)具有廣泛適用性的鑒定不同種類植物重復(fù)基因的方法。

來(lái)自南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院的研究人員發(fā)表了題為“Gene duplication and evolution in recurring polyploidization–diploidization cycles in plants”的文章，系統(tǒng)鑒定了梨等141種植物基因組中不同類型重復(fù)基因，構(gòu)建了世界首ge植物重復(fù)基因數(shù)據(jù)庫(kù)，揭示了重復(fù)基因進(jìn)化的普遍規(guī)律。

這一研究成果公布在Genome Biology雜志上，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)為完成單位，文章作者為喬鑫，通訊作者為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)張紹鈴教授和美國(guó)佐治亞大學(xué)Andrew H.Paterson教授。

此前，這一研究組系統(tǒng)鑒定梨基因組中重復(fù)基因的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一個(gè)具有普遍適用性的生物信息學(xué)方法（命名為DupGen_finder），用于鑒定植物界中不同種類植物基因組中的重復(fù)基因。

在此基礎(chǔ)上，研究人員深入分析141種植物基因組中重復(fù)基因含量隨時(shí)間變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，基因串聯(lián)復(fù)制和鄰近復(fù)制在植物漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中始終保持較高的發(fā)生頻率，為植物適應(yīng)復(fù)雜多變的外界環(huán)境提供了*的遺傳變異材料。同時(shí)該研究還揭示，基因組加倍發(fā)生后的較短時(shí)間內(nèi)，重復(fù)基因之間發(fā)生高頻率的基因置換（geneconversion），隨著時(shí)間的推移，重復(fù)基因之間會(huì)發(fā)生廣泛的時(shí)空表達(dá)分化。后，利用141種植物基因組中包含的所有蛋白序列構(gòu)建了大規(guī)模的植物直系同源基因家族（86,831）。

此外，研究人員還通過(guò)大規(guī)模收集整合國(guó)內(nèi)外植物基因組數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建了世界首ge植物重復(fù)基因數(shù)據(jù)庫(kù)（PlantDGD），目前已收錄141種完成基因組測(cè)序的植物，包含大豆、水稻、小麥、玉米等大宗糧食作物，以及梨、桃、葡萄、蔬菜、花卉等園藝作物，并將拓展為植物相關(guān)的所有類別。該數(shù)據(jù)庫(kù)將為深入研究重復(fù)基因的進(jìn)化機(jī)制提供寶貴的數(shù)據(jù)資源。

張紹鈴教授的南京農(nóng)業(yè)大學(xué)梨工程技術(shù)研究中心主要從事梨種質(zhì)資源與遺傳育種，梨交不親和性機(jī)理，基因組與功能基因，品質(zhì)形成機(jī)制與調(diào)控等方面的研究。已在Genome Biology、Genome Research、Plant Cell、Plant Journal和NewPhytologist等期刊上發(fā)表了多篇高水平研究論文，其中一篇論文入選ESI高被引論文，得到了國(guó)內(nèi)外同行的高度關(guān)注和認(rèn)可。

原文標(biāo)題：

Gene duplication and evolution in recurring polyploidization–diploidization cycles in plants