我们熟知的水稻、小麦、玉米等粮食作物，在植物分类上都属于单子叶植物。作为被子植物的第二大类群，单子叶植物分为77个科（家族）超过85000个物种，目前其基部类群的归属仍存在争议。

近日，华大生命科学研究院团队破译了早期单子叶植物金钱蒲的无缺口基因组信息，填补了早期单子叶植物基因组研究的空白，确定菖蒲目为现存其它单子叶类群的姐妹群，鉴定并解析了早期单子叶植物适应水生生存环境的关键基因。该研究对于系统了解单子叶植物的演化具有重要意义，也为了解众多作物抗水淹提供了新思路。相关研究成果在线发表于《自然-通讯》（Nature Communications）。

近年来，随着分子系统学的兴起和发展，不同学者基于分子生物学证据，将菖蒲科置于不同的系统位置。

本次研究对菖蒲类植物中的一个物种——金钱蒲进行多平台测序，构建了高质量的金钱蒲基因组图谱（基因组组装大小为399.8 Mb）。研究分析表明，金钱蒲所在的菖蒲目应单独成目，位于单子叶类群的最基部，和现存其它单子叶谱系互为姐妹群。

为解释现有研究中系统位置的冲突，研究团队对金钱蒲进行超长测序，组装得到2.21Mb的线粒体基因组序列，这是迄今为止单子叶植物内最大的线粒体基因组之一。进一步分析发现其具有很高的突变率，共同解释了现存线粒体分析的冲突问题。

 金钱蒲组装策略和基因组特征

全基因组复制事件（WGD），是植物演化适应的重要驱动力。已有研究表明，除泽泻目和菖蒲目以外的单子叶类群共同经历了一次WGD（命名为τ）。研究人员通过分析和比较验证发现，金钱蒲所在的菖蒲目并未经历τ事件，仅经历一次谱系特异性WGD事件。这为后续了解单子叶类群祖先状态提供了良好的模型。

通过对和水生适应性相关的基因进行鉴定，研究人员推测金钱蒲经历了水生适应性演化，从而与其湿地或溪边的生存环境相适应。这些研究成果将有助于更好地理解单子叶植物的基因组进化及湿地植物物种适应性，也为了解水稻等作物适应水生生境提供了新思路。

华大于2002年发表首个作物水稻基因组以来，累计完成超过500种植物基因组的测序及发表，占全世界植物基因数据的36%，对全世界植物科学研究起到重要贡献。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-38836-4