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全基因组复制（WGD）在塑造植物基因组演化方面发挥了基础性作用，但豆科主要亚科（包括苏木亚科和蝶形花亚科）中WGD事件的发生时间及其独立性仍存在争议。在此，我们构建了苏木亚科含羞草类群热带乔木Falcataria falcata的染色体水平基因组组装，并探究了古多倍化的演化后果。组装后的基因组大小为614.9 Mb，包含13条染色体水平支架序列，基于BUSCO评估的完整度为99.6%，为比较基因组学研究提供了高质量资源。共线性分析揭示了苏木亚科各谱系共有的保守宏观共线性结构，与谱系分化之前发生过一次祖先WGD事件的推断一致。相比之下，同义替换率（Ks）分析及保守重复基因的系统发育关系分析支持苏木亚科和蝶形花亚科分别发生了独立的WGD事件。我们进一步发现，在苏木亚科祖先WGD事件发生后，谱系特异性的同义替换率变异与WGD来源重复基因的保留呈负相关，表明演化速率异质性在WGD后的基因组演化中发挥着关键作用。此外，WGD后在各谱系中独立产生的近期重复基因具有较高的Ka/Ks比值，且主要与针对多种生物胁迫的防御反应相关，表明与WGD来源的重复基因相比，这些基因的序列演化和功能分化更为迅速。综上，我们的研究揭示了古老WGD事件、谱系特异性演化速率及后续基因复制如何共同塑造豆科基因组的演化。F. falcata基因组提供了宝贵资源，可用于理解多倍体化的长期进化后果以及豆科植物生态适应的多样化。
南洋楹（Falcataria falcata）染色体水平基因组组装揭示豆科古多倍化与重复基因演化 | bioRxiv
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南洋楹
Falcataria falcata
染色体水平基因组组装揭示豆科古多倍化与重复基因演化
Masaki J
Kobayashi
，
Osamu
Chigira
，
Widiyatno
Widiyatno
，
Mohammad
Na'iem
，
Naoki
Tani
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.15.759361
Masaki J Kobayashi
1
日本国际农林水产业研究中心；
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kobayashim0416{at}jircas.go.jp
Osamu Chigira
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Widiyatno Widiyatno
3
加查马达大学
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Mohammad Na'iem
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全基因组复制（WGD）在塑造植物基因组演化方面发挥了根本性作用，然而，豆科主要亚科（包括云实亚科和蝶形花亚科）中 WGD 事件发生的时间及其独立性仍存在争议。在此，我们报道了云实亚科热带含羞草类乔木
南洋楹（Falcataria falcata）
的染色体水平基因组组装，并
探究古老多倍化的进化后果。组装基因组大小为614.9 Mb，包含13条染色体水平的支架序列，基于BUSCO评估的完整度为99.6%，为比较基因组学研究提供了高质量资源。共线性分析揭示了云实亚科各谱系间共有的保守宏观共线性结构，与谱系分化之前发生的一次祖先全基因组复制（WGD）事件相一致。相比之下，同义替换率（Ks）分析及保守重复基因的系统发育关系分析支持云实亚科和蝶形花亚科分别发生了独立的WGD事件。我们进一步表明，云实亚科祖先WGD事件之后，谱系特异性的同义替换率变异与WGD来源重复基因的保留呈负相关，表明进化速率异质性在WGD后的基因组进化中发挥着关键作用。此外，WGD后各谱系中独立产生的近期重复基因具有较高的Ka/Ks比值，且主要与应对多种生物胁迫的防御反应相关，表明与WGD来源的重复基因相比，这些基因经历了更快的序列进化和功能分化。综上，我们的结果揭示了古老WGD、谱系特异性进化速率以及后续基因复制如何共同塑造豆科植物的基因组进化。F. falcata的基因组为理解多倍化的长期进化后果以及豆科植物生态适应的多样化提供了宝贵资源。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
已声明的资助方信息
日本科学技术振兴机构和日本国际协力机构
，JPMJSA2101
日本国际研究中心
农业科学
版权
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本预印本依据
CC-BY-NC 4.0 国际许可协议
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发布于2026年10月16日。
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揭示豆科古多倍化与重复基因演化
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Kobayashi
，
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Chigira
，
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Widiyatno
，
Mohammad
Na'iem
，
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Tani
bioRxiv
2026.10.15.759361；
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南洋楹（Falcataria falcata）
揭示豆科古多倍化与重复基因演化
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2026.10.15.759361；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.15.759361
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关键词：染色体水平基因组组装 · 全基因组复制 · 重复基因演化 · 豆科植物 · 基因组演化
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.15.759361v1?rss=1