近日，广医-广州生物院联合生科院徐晴/陈冰洁研究团队联合福建农林大学兰思仁/刘仲健研究团队合作在国际权威期刊Nature Communications上发表了题为Comparative genomics analyses reveal genomic variation and evolutionary adaptation in Dendrobium orchids的研究论文。该研究通过比较24个石斛属物种的染色体级别基因组，并结合204个物种的浅层基因组测序数据，构建了兰科第二大属（石斛属，Dendrobium）迄今最全面的基因组图谱。研究团队将宏观的地质历史与微观的基因组变异相结合，系统描绘了石斛属植物如何在漫长的进化历程中，受历史环境驱动而发生分化，并通过基因组层面的变异重塑了自身的繁殖策略与生存适应性。

该研究发现石斛属起源于约3983万年前的东南亚及喜马拉雅地区，随后在渐新世分化为亚洲和澳大利亚两大主要分支。这一演化过程深受地质与气候变迁的影响，印度板块的挤压、海平面的波动以及中新世中期降水格局的改变，成为了驱动该属物种快速辐射进化的核心力量。特别是在物种向澳大利亚迁移及在亚洲扩散的早期阶段，这些剧烈的环境变化促发了频繁的古老杂交与网状进化事件，为石斛属后来的物种大爆发奠定了复杂的遗传基础。

在该宏观背景下，广泛的基因组变异成为石斛属适应环境与性状演化的内在引擎。在繁殖策略上，石斛属丢失了祖先的Type-I自交不亲和系统，转而通过扩增CYP734A50基因家族，独立进化出一种类似报春花的全新自交不亲和机制，同时将FabD、FabF等脂肪酸合成基因招募至花唇瓣特异性表达，合成花香以高效吸引传粉者。此外，基因组变异还驱动了多维度的环境适应：TPS基因家族（尤其是TPS-a亚家族）的显著扩张促进了以石斛碱为代表的次生代谢产物多样化，增强了植物抗逆性；而光信号转导通路中FAR1/FRS基因家族的扩增，则提升了其对远红光的感知能力，使其能精准调节生长以适应阴暗的附生生境；另外，MADS-box基因AGL12在石斛属祖先中丢失，却在特定的澳洲分支（如D.discolor）中失而复得并新功能化，可能与其特殊环境适应相关。

该工作不仅从分子层面揭示了兰科植物适应性辐射的遗传基础，填补了对物种形成机制认知的空白，更为石斛属珍稀种质资源的保护、药用活性成分的开发利用及分子育种提供了关键的遗传资源与理论指导。

广医-广州生物院联合生科院陈冰洁教授、深圳国家基因库王洁雨博士、河北农业大学牛善策博士和广医-广州生物院联合生科院陈启航博士为该论文共同第一作者。广医-广州生物院联合生科院徐晴教授、福建农林大学兰思仁教授、刘仲健教授、张国强博士和台湾成功大学蔡文杰教授为论文共同通讯作者。该研究获国家自然科学基金、广州医科大学高水平大学建设高层次人才项目、福建农林大学林业高峰学科建设项目、国家重点研发计划以及河北省教育厅科研项目等资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-66688-7