用共线性分析的方法进行古基因组重构（前置知识与准备）

一、什么是全基因组加倍事件

许多生物目前是多倍体，或者具有多倍体祖先并且现在具有次生的“二倍体化”基因组。这一发现令人惊讶，因为保留整个基因组重复（WGD）非常罕见，这表明多倍体往往是进化的死胡同。我们认为，古代基因组倍增可能只在非常特定的条件下能够存活，但是，无论何时建立，它们可能对物种多样化产生显著影响，并导致生物复杂性增加和进化新奇性的起源。

全基因组复制（WGD）或多倍体，随后伴随基因丢失和二倍体化长期以来一直被认为是动物、真菌和其他生物，特别是植物中的重要进化力量。被归因于被子植物成功的部分原因是与基因或整个基因组复制相关的创新，但是在保守基因顺序分析中，有关提出的古代基因组复制的证据在单子叶植物和真双子叶植物分歧之前仍然存在争议。在这里，我们使用已测序的植物基因组和来自系统发育关键系的超过1260万个新的表达序列标签序列的全面系统发育基因组分析，阐明了两组古代基因复制一组在现存种子植物的共同祖先中，另一组在现存被子植物的共同祖先中。基因复制事件集中在3.19亿年和1.92亿年前，暗示在分化之前的祖先谱系中存在两个WGD。

多倍体现象，或称全基因组重复（WGD），通常是一种进化的死胡同。虽然多倍化是一种频繁和经常发生的现象，但长期以来确立下来的WGD数量很少。生命树中WGD的发生并非随机的，似乎与环境剧变期相关。WGD可以增加细胞和生物在应对压力条件下的适应潜力。WGD后基因的偏向保留为长期进化中发展关键创新和增加生物复杂性提供了独特的进化潜力。在癌症中，WGD是一种短暂状态，促进了非整倍体现象，导致了增加的遗传变异和随后的适应潜力。

 

二、全基因组数据的下载与处理

1、水稻基因组数据 Oryza sativa v7.0

Oryza sativa

2、高粱基因组数据 Sorghum bicolor v3.1.1

Sorghum bicolor

3、软件工具

•  blast+ >=2.10 Index of /blast/executables/blast+
• python >=3.80 Download Python | Python.org
• wgdi >=0.6.1 Welcome to WGDI’s documentation! — WGDI latest documentation
• MCScanX GitHub - wyp1125/MCScanX: MCScanX: Multiple Collinearity Scan toolkit X version. The most popular synteny analysis tool in the world!
• jcvi GitHub - tanghaibao/jcvi: Python library to facilitate genome assembly, annotation, and comparative genomics
• TBtools https://github.com/CJ-Chen/TBtools-II
• AKRUP https://github.com/Genome-structure-evolution-analysis/AKRUP

三、古老全基因加倍事件发生规模的判断与解读

 

1、分析实例1：水稻 vs. 水稻

1、分析实例2：水稻 vs. 高粱