北京林业大学教授张德强课题组通过整合系统发育地层学、基因组和转录组学等分析方法，系统解析了杨树次生维管系统发育基因组进化特征，揭示了杨树次生维管组织形态演化的遗传基础。日前，相关研究成果发表在《新植物学家》上。

木本植物次生维管系统主要由木质部、形成层与韧皮部构成，三者形成及分化的分子调控机制差异显著，其演化轨迹尚未完全解析。因此，以杨树次生维管系统为研究对象开展系统发育研究，对揭示其演化路径及分子调控机制具有重要科学意义。

本研究选取了代表杨树五个进化分支的六个物种（胡杨、毛白杨、欧洲山杨、毛果杨、美洲黑杨与大叶杨）的基因组，系统发育分析确定了最古老的祖先谱系（Phylostratum 1，PS1）是杨树基因组的主要遗传来源。基因家族聚类分析显示，PS1的基因家族发生了显著扩张，表明这些古老基因的扩张可能塑造了杨树进化的遗传学基础。

课题组进一步基于胡杨、毛白杨、欧洲山杨、毛果杨和美洲黑杨等次生维管系统的转录组数据，发现杨树次生维管系统中超过61.55%的表达基因可追溯至PS1，PS1基因在木质部、形成层与韧皮部三类组织中均呈现相似的表达水平，但转录分化程度差异显著，且存在组织特异性表达模式。表明PS1基因的特异性表达驱动了杨树次生维管系统转录调控网络的差异形成。

据悉，该研究揭示了杨树次生维管发育调控机制地点演化路径，系统构建了杨树维管系统发育的遗传调控网络，深入解析了PtoWRKY53在次生木质部发育中的功能机制，为深入理解多年生树木次生维管系统的进化奠定了重要理论基础，为突破性林木良种选育提供了关键理论指导。

相关论文信息： https://doi.org/10.1111/nph.70403