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       扬州大学园艺与植物保护学院金飚教授课题组在国际权威期刊《Genome Biology》（IF 5年影响因子19.041）在线发表题为“Genome-wide DNA mutations in Arabidopsis plants after multigenerational exposure to high temperatures”的最新研究论文。该研究首次从种群遗传谱系（MA populations）和单粒种子遗传谱系（MA lines）两个层面揭示长期多代高温（Heat和Warming）下植物的DNA突变速率和突变谱规律，为阐明长期环境胁迫下植物分子进化机制提供了重要的理论依据，同时为探索植物对未来气候变暖的长期响应和适应趋势提供了前瞻性的预测。

 

 

       气候变暖已成为全球关注的热点问题之一，高温胁迫严重影响植物和农作物的生长发育、产量和品质。迄今为止，有关植物高温胁迫响应和适应机制的研究主要集中在短期高温下植物形态生理、转录调控以及胁迫记忆等方面，而长期多代高温胁迫下植物遗传变异研究却极少报道。突变（Mutation）是生物体遗传和变异的基础，是生物进化的根本驱动力。植物作为固着生长的生物，其体温随着环境温度的变化而改变，而长期环境温度升高对植物基因组DNA突变的影响尚不清楚。

       该研究团队通过10多年的努力，以模式植物拟南芥为研究材料，成功获得不同高温多代的种群谱系和单粒种子谱系。通过全基因组测序分析和多重验证确定了多代高温能显著加速DNA突变积累、改变分子突变谱；突变位点呈现非随机性分布，基因间区、编码区及转座元件突变频率明显增加；更多突变发生在防御响应、DNA修复及信号等方面。进一步分析发现，MA种群和MA株系的突变位点分布模式显著不同，表明MA种群受到更强的选择作用。突变偏向性分析表明，多代高温突变更偏向于低基因密度区、特定的三核苷酸及串联重复或简单重复区域。联合DNA甲基化分析发现，甲基化有助于多代高温DNA突变的积累。本研究揭示了环境变暖趋势下植物的突变规律，这一发现有助于解释植物纬度生物多样性梯度（latitudinal biodiversity gradient）以及冰期-暖期植物分子进化（molecular evolution）和物种形成（speciation）机制。同时，本研究也推动了Science提出的125个前沿科学问题之一“植物抗逆变异基础是什么（what is the basis of variation in stress tolerance in plants）”的深入研究。 

 

       博士生路兆庚为论文第一作者，我院金飚教授、农学院徐辰武教授为论文共同通讯作者。

 

全文链接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-021-02381-4