近日，中国科学院植物研究所研究员鲁丽敏团队与合作者揭示了葡萄瓮属植物肉质化与干旱适应的演化机制。

肉质化是植物应对干旱的关键创新性状之一，但对于肉质化形成的遗传基础及环境驱动机制，长期以来仍缺乏系统认识。葡萄科葡萄瓮属约有200种，广泛分布于撒哈拉以南非洲及马达加斯加地区。该属同时包含非肉质和高度肉质化的物种，且肉质化程度与生境干旱化水平密切相关，为研究植物耐旱适应性与肉质化演化提供了理想模型。

基于全球范围内的广泛采样，研究人员构建了葡萄瓮属的高分辨率系统发生框架，并重建了其生物地理历史。结果显示，葡萄瓮属四大主要支系在始新世完成快速分化，随着渐新世全球气候变冷、干旱程度加剧，肉质化耐旱类群在不同支系中集中出现。

在此基础上，研究人员分别选取了生活在湿润与极端干旱生境的两种葡萄瓮属代表植物，完成了高质量染色体水平基因组组装和比较分析。研究发现，长末端重复逆转录转座子在葡萄瓮属辐射演化过程中发生了显著扩增。其中，部分具有内含子插入偏好的LTR-RT谱系显著促进了内含子扩张，使葡萄科尤其是葡萄瓮属物种中超长内含子的比例显著高于其他超蔷薇类植物。

进一步分析表明，富集于内含子的LTR-RT元件具有较高的更新速率，能够持续为基因组提供新的遗传变异，并可能通过影响DNA修复和细胞周期调控相关基因的功能，促进肉质化性状的形成。

结合环境因子和基因组大小数据，研究人员进一步发现，基因间区的LTR-RT扩增推动了肉质化葡萄瓮属物种基因组的整体扩张，这与干旱和季节性生境显著相关。

这项研究从宏观进化与基因组动态相结合的视角，揭示了葡萄瓮属演化过程中基因组LTR-RT活动与环境变化之间的协同作用。其中，LTR-RT元件的随机活动可能通过增强基因组可进化性，为肉质化等关键创新性状的演化提供遗传基础。该研究深化了对植物干旱适应机制的认识，并为理解全球气候变化背景下植物的适应性演化提供了新见解。

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https://doi.org/10.1038/s41467-026-74005-z