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产品简介 Product Introduction

比较基因组学（Comparative genomics）是基于基因组图谱和测序技术,对一个物种的多个个体（群体）基因组或多个物种基因组的结构和功能基因区域进行比较分析。基因组的结构和功能基因区域主要包括DNA序列，基因，基因家族，基因排序，调控序列，和其它的基因组结构标志。比较基因组学分析，具体来讲就是借助生物信息学的方法通过对多个物种的基因组结构特征进行比较，找出其中的的异同，进而研究物种间基因家族收缩与扩张，分化时间和演化关系等, 旨在阐释物种多样性的分子遗传基础。

分析流程 Analysis process

分析内容 Analysis Content

1）共线性评估（根据研究需要选择较近且为染色体水平的基因组）；

2）基因家族聚类，特有、共有基因和基因家族统计；

3）基因家族的注释；

4）系统发育数据的构建；

5）物种分化时间推算（需要化石标定）；

6）选择压力分析（基于Ka/Ks）；

7）基因家族扩张收缩分析；

8）全基因组复制事件（基于Ks和/或4dTV）；

9）LTR插入时间估算（需要突变率）。

比较基因组学为楝科物种的生物地理和生化多样性提供了见解

文章题目：Comparative genomics provides insights into the biogeographic and biochemical diversity of meliaceous species

发表时间：2025年3月

发表期刊：Nature Communications

组学技术：基因组+比较基因组

1、基因组组装和分析

本研究利用多平台测序数据对印度楝和楝树的基因组进行分析，获得了13条单倍型分型的T2T染色体，并将含rDNA的染色体延伸至端粒，完成T2T组装。基因组中重复序列占比约32%，注释基因数分别为28,215和28,889。支持无患子目有两个分支,第一个分支包括楝科、芸香科和漆树科，而第二个分支包括无患子科。在楝科内，染色体比较显示印度楝和楝树之间存在高度同源性，而香椿和大叶桃花心木都经历了全基因组复制。

印度楝和楝树基因组的组装和分析

2、楝科植物含硫挥发物生物合成相关基因和柠檬苦素生物合成酰基转移酶的扩张

楝科树木，尤其是红椿和印楝属树木，含有丰富的含硫挥发物，具有类似大蒜的气味。这些挥发性有机硫化合物的生物合成途径涉及多个酶促反应，包括γ-谷氨酰转肽酶（GGT）的作用。研究发现，楝科植物中GGT基因存在显著扩增，如在印度楝和楝树中分别有16个和14个GGT拷贝，而其他物种如四倍体的S. macrophylla仅有一个拷贝,这种基因扩增可能与楝科植物独特气味的产生密切相关。

此外，楝科植物还含有大量具有抗虫活性的柠檬苦素类化合物。研究重点分析了印度楝和楝树中的酰基转移酶（AT）家族基因，发现这些基因在楝科植物中存在显著的串联扩增，且在果实中的表达模式差异较大,这些基因的差异表达可能解释了印度楝和楝树之间柠檬苦素乙酰化多样性的形成。

GGT 和 AT 基因的谱系特异性串联重复

参考文献

[1] Liu J , Wang Z , Su X ,et al.Comparative genomics provides insights into the biogeographic and biochemical diversity of meliaceous species[J].Nature Communications[2025-07-17].DOI:10.1038/s41467-025-57722-9.