其中，基于華大智造測(cè)序平臺(tái)獨(dú)有的DNBSEQ^TM技術(shù)，該項(xiàng)目對(duì)采自全球的545棵銀杏大樹進(jìn)行全基因組重測(cè)序，產(chǎn)出了44Tb的海量數(shù)據(jù)，是目前為止最大的物種重測(cè)序項(xiàng)目之一。

項(xiàng)目意義

中國(guó)栽培銀杏的歷史，最早記載出現(xiàn)在西漢期間。相比于人類活動(dòng)導(dǎo)致滅絕的許多物種，銀杏被認(rèn)為是人類拯救瀕危物種的正面案例。該研究基于國(guó)產(chǎn)測(cè)序儀DNBSEQ技術(shù)平臺(tái)產(chǎn)出的數(shù)據(jù)，揭示了活化石銀杏（Ginkgo biloba L.）的現(xiàn)代遺傳分布格局、種群進(jìn)化歷史和進(jìn)化潛力。確定了銀杏的三個(gè)天然避難所，推斷了人類介導(dǎo)的銀杏全球遷移過程，以及銀杏具有足夠的適應(yīng)潛力。

實(shí)驗(yàn)過程

青島華大科研團(tuán)隊(duì)首先基于HiC技術(shù)，將原有的銀杏基因組由scaffold水平升級(jí)到染色體水平，證明了HiC應(yīng)用于植物大型復(fù)雜基因組的可靠性。然后，基于國(guó)產(chǎn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)測(cè)序儀BGISEQ-500，對(duì)采自全球的545棵銀杏大樹進(jìn)行了全基因組重測(cè)序，產(chǎn)出了44Tb的海量數(shù)據(jù)，是目前為止最大的物種重測(cè)序項(xiàng)目之一，體現(xiàn)了華大智造高通量測(cè)序平臺(tái)數(shù)據(jù)產(chǎn)出的高效率和穩(wěn)定性。基于該測(cè)序數(shù)據(jù)，構(gòu)建了迄今最大的非模式物種序列變異數(shù)據(jù)庫(kù)。

種群遺傳結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，除了以浙江天目山等為代表的中國(guó)東部和以貴州務(wù)川等為代表的西南兩大避難所，在中國(guó)南部存在以廣東南雄、廣西興安為代表的第三個(gè)避難所，大巴山脈和湖北大洪山區(qū)分布的銀杏是南部和西南部種群在冰期形成的混合種群。從51萬(wàn)至14萬(wàn)年前的更新世晚期導(dǎo)致了避難所間的種群的分化的同時(shí)，也促進(jìn)了避難所間的群體特有遺傳成分的混合，從而在物種水平維持了這一活化石較高水平的遺傳變異。

銀杏群體結(jié)構(gòu)分析

銀杏種群動(dòng)態(tài)歷史

該研究對(duì)銀杏全球遷移過程進(jìn)行了研究，表明遍布全球的銀杏幾乎均來(lái)源于以浙江天目山種群為代表的中國(guó)東部種群。銀杏遷移到日本和韓國(guó)要早于其遷移到歐美，且發(fā)現(xiàn)歐洲的銀杏源自中國(guó)而非一直認(rèn)為的源自日本，從而揭示了現(xiàn)存銀杏全球分布格局的基本成因，證實(shí)了人類在銀杏從避難所向中國(guó)其他地區(qū)以及向全球遷移過程中的重要作用。

全球銀杏間的親緣關(guān)系

最后，該研究還借助全基因組掃描方法，通過計(jì)算期望雜合度和群體分化系數(shù)，尋找與銀杏適應(yīng)環(huán)境密切相關(guān)的基因和代謝途徑，為進(jìn)一步探討銀杏瀕危的可能機(jī)制以及這一明星物種的保護(hù)、栽培和擴(kuò)繁提供了有益的資料。

東部和西南銀杏群體的適應(yīng)性分化區(qū)域掃描

該研究表明，銀杏是具有足夠適應(yīng)潛力的活化石物種。同時(shí)，本研究證實(shí)的銀杏野生種群大多不在自然保護(hù)地內(nèi)，受人類活動(dòng)干擾嚴(yán)重，而且種群大小較小，十年野外監(jiān)測(cè)幾乎未見幼樹和幼苗的天然更新。因此，銀杏野生種群及其核心種質(zhì)資源亟需重點(diǎn)和精準(zhǔn)保護(hù)。

該項(xiàng)工作不僅為銀杏的后續(xù)研究建立了進(jìn)化框架，為其種質(zhì)資源開發(fā)提供了寶貴的遺傳資源，而且為其他活化石物種的研究和保護(hù)提供了可借鑒的范例，有助于最終揭示物種適應(yīng)和滅絕的規(guī)律和機(jī)制。

銀杏是一種古老的植物，屬于裸子植物門，銀杏綱，銀杏科，銀杏屬。銀杏的起源可追溯于2.45億年前的石炭紀(jì)，在三疊紀(jì)到侏羅紀(jì)期間，遍布全球分布，且至少有15個(gè)屬。在第四紀(jì)冰期間，北半球大部分受冰川侵襲，銀杏類植物在北美洲和歐洲消失。由于東亞大陸山川阻隔，只有數(shù)量有限的銀杏得以生存下來(lái)，為現(xiàn)存銀杏綱唯一幸存下來(lái)的物種，被稱為“孑遺植物”。又因其形態(tài)學(xué)特征在2億多年的時(shí)間內(nèi)變化不大，被稱為植物界中的“活化石”。同時(shí)，銀杏基因組測(cè)序也是由華大基因、浙江大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院合作完成，于2016年發(fā)表于GigaScience。