木槿属(Hibiscus Linn.)植物形态、生境多样，用途广泛，如木槿、木芙蓉可用于城市绿化，大叶木槿、红麻可作经济作物，海滨木槿、黄槿可用于生态修复。木槿属内植物染色体数目差异极大，少至28条多至180条不等，核型的多样性表明木槿属植物经历了复杂的演化过程。然而目前对此过程的认知尚不清晰。

近日， 南京农业大学进化基因组团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“Frequent polyploidization events in Hibiscus shaped its karyotype and species diversity”的研究论文。该研究系统全面鉴定了木槿属的多倍化事件，重建了木槿属植物核型演化历史，有助于我们从核型演化角度理解木槿属植物对环境的适应以及物种多样性。

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木槿属植物染色体数量和倍性变化很大，推测这种分子水平的多样性可能是木槿属植物在生境、形态和生理层面上存在多样性的根本原因。该研究组装了染色体水平的吊灯扶桑( H. schizopetalus)基因组，并结合所有可用的木槿属基因组，构建了木槿属物种间稳定的系统发育关系。基于Ks分布、基因树和物种树调和、共线性三种方法，发现木槿属经历了频繁的多倍化事件。在整个真双子叶植物共有的γ三倍化之后，整个属共同经历了两次共有的多倍化事件，分别为全基因组五倍化和二倍化事件；吊灯扶桑则经历了一次额外的二倍化，海滨木槿 ( H. hamabo )和木芙蓉 ( H. mutabilis )则各自经历了一次独立的三倍化。基于最大简约法和共线性比较，重建了10对古染色体的木槿属祖先核型，并推演了木槿属核型的进化过程。这些发现表明，木槿属植物频繁的多倍体化事件是木槿属核型进化的重要驱动力，改变了染色体数目并导致生殖隔离，是木槿属物种多样性的关键。

木槿属核型演化历史

综上所述，木槿属植物通过多次共有或独立的多倍化事件及其后的染色体结构变异事件，形成了如今复杂的染色体核型多样性。该研究清晰呈现了木槿属植物的核型演化历程，为未来木槿属植物种质资源的育种开发奠定了理论基础。

作者简介

南京农业大学园艺学院/前沿交叉研究院硕士生杨程傲和博士生户帅雅为该论文共同第一作者，南京农业大学薛佳宇副教授、江苏省中国科学院植物研究所顾春笋研究员和王月助理研究员为共同通讯作者。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jgg.2024.05.006