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浮萍(Duckweed)是世界公认的、最小的、浮水生高等开花植物。其繁殖速度快，并具有独特的生理特性，在生物质资源和污水处理方面有非凡的应用潜能。 浮萍以无性繁殖为主，可以通过诱导开花;正常生理状态下，黄酮含量高且木质素含量低;能在特殊条件处理下，快速获得高淀粉积累;能在多种重金属水体环境下生长繁殖，并表现出优秀的重金属富集能力;能在多种生活污水中生长，并获得较高的淀粉和蛋白积累效果等研究结果表明浮萍具有较强的环境适应能力和生物资源潜能，同时这些生理特性在浮萍亚科内也存在一定的差异。 对于本实验室前期筛获的具有高淀粉积累特性的浮萍亚科少根紫萍Landoltia punctata优秀生理特性和生物潜能应用，考虑到传统生物学研究方法的局限性、复杂性和浮萍个体本身特殊性的限制，本实验室开展了浮萍基因组的研究工作，一方面希望在基因组层次对其特殊的生理现象做出一定的解释，另一方面希望在后续的浮萍生理生化及其应用研究方面给予一定的指导。 本研究对少根紫萍的基因组测序组装、注释结果进行了评估，并对其进行了初步的功能基因组分析。主要结果如下: （一）少根紫萍基因组组装及注释评估 少根紫萍测序数据经过质量评估和SOAPdenovo组装后结果:基因组大小428M，contig N50为54.01K，scaffold N50为3.946M，scaffold N90为1.086M，最长的scaffold为17.897M。其基因组大小基本与Kmer预测基因组大小(420M)相符，并且与多个植物基因组组装结果比较分析发现，其组装效果要优于之前浮萍亚科测序两个物种多根紫萍(Spirodela polyrhiza strain7498，scaffold N50为3.759M)、绿萍(Lemna minor，scaffold N50为23.6K)以及大多数同时期同平台测序的其他植物物种基因组结果。其次，CEGMA和BUSCO软件组装质量评估(CEGMA:99.19％;BUSCO:complete88.78％，partial91.09％)和注释质量评估(BUSCO:complete95.05％，partial98.68％)表明少根紫萍的基因组组装完整性和注释完整性较好。此研究结果表明少根紫萍的组装和注释结果满足后续生物信息学分析要求。 （二）少根紫萍基因组序列染色体定位 少根紫萍Landoltia punctata和多根紫萍Spirodela polyrhiza的亲缘关系较近，而且已发表的两个多根紫萍基因组借助BAC文库或BioNano技术已将基因组序列组装到pseudomolecules或染色体水平。本研究借助组装到染色体水平的多根紫萍Spirodela polyrhiza strain9509基因组数据，根据共线性原理以多根紫萍Spirodelapolyrhiza strain9509基因组为参照，使用lastal、ALLMAPS等软件分别把少根紫萍的scaffolds和多根紫萍Spirodela polyrhiza strain7498的pseudomolecules进行染色体定位。最后少根紫萍94.25％的序列能够定位到染色体，多根Spirodelapolyrhiza strain7498有96.27％的序列能够定位到染色体。该研究将少根紫萍和多根紫萍Spirodelapolyrhiza strain7498基因组序列分别定位到染色体水平，为后续浮萍亚科内结构基因组和功能基因组关联分析奠定基础。 （三）浮萍基因家族及淀粉、黄酮-木质素代谢通路初步分析 本研究基于少根紫萍及其他物种（多根紫萍Spirodela polyrhiza strain7498、绿萍Lemna minor、拟南芥Arabidopsis thaliana、水稻Oryza sativa、玉米Zea mays）的基因组数据，通过blastp与OrthoMCL联用鉴定物种间的基因家族并以KEGG数据库为参照进行基因家族分析，结果表明浮萍基因数量整体上有收缩的迹象。特别的，结合浮萍淀粉快速积累和高黄酮低木质素含量特性分析相关酶发现:淀粉代谢关键酶中，合成(AGPase、GBSS、SS)和降解(AMY)基因数量都呈现收缩;木质素合成的相关酶(HCT、CCR、LAC和PRX)基因数量相对黄酮合成相关酶基因数收缩更加明显。此研究表明浮萍快速淀粉积累属于调控的结果，并一定程度上解释了高黄酮低木质素含量的生理特性，同时为后续生理研究和应用研究提供理论基础。 （四）浮萍转录因子的初步研究 转录因子在植物生长发育，代谢调控以及抵抗胁迫中发挥着重要的作用，本研究采用iTAK软件对浮萍亚科三个种在基因组层面进行转录因子预测，并与以拟南芥、水稻、玉米为参考进行了初步的比较分析。少根紫萍Landoltia punctata、多根紫萍Spirodela polyrhiza strain7498、绿萍Lemna minor的转录因子数量分别为1076（66个家族）、1110（68个家族）、1148（67个家族）。浮萍亚科三个物种差别比较大的几个家族分别是AP2/ERF-ERF、C2C2-Dof、CSD、FAR1、HB-KNOX、MADS、MYB-related、NAC、TCP、WRKY。与参考物种比较结果，在AP2/ERF-ERF、B3、bHLH、bZIP、GeBP、C2H2、GRAS、HB-HD-ZIP、HSF、MADS、MYB、NAC、WRKY等家族明显减少，结合浮萍生理特性分析结果表明浮萍高黄酮低木质素、难开花现象可能分别与NAC、MADS-box基因数减少有关，以及AP2/ERF-ERF、MYB、WRKY、bHLH等家族基因减少推测与其水生生活方式有关。基于现有的数据对浮萍亚科进行转录因子预测并初步比较分析，此结果为后续不同种属浮萍的特殊的生理研究和应用研究提供理论指导，同时为转录因子研究添加新材料。