光合作用，在高温、高光照和干旱条件下，光呼吸显着下降光合速率。为下降光呼吸的影响，高等植物进化出C植物的2倍，一起具有更高的水分和氮素使用功率，而CAM植物则往往是极端耐旱，且成长缓慢。少量C植物可以在夜间进行二氧化碳的固定，发生相似CAM途径的光合形式。马齿苋（Portulaca oleracea）作为最早被发现具有C+ CAM光合形式的植物，耐旱且生命力极强，被广泛用来探求这一杂乱机制的发生，相关研讨将有利于打造抗旱高产作物。但是，C

  近来，中国科学院植物研讨所张梅研讨组联合焦远年研讨组等发布了马齿苋高质量的参阅基因组，并结合比较基因组学和转录组学剖析深入探讨了马齿苋基因组中整合C4和CAM光合途径的分子根底及其来源进化的进程。比较基因组学剖析标明，马齿苋在中心真双子叶植物分解后阅历了两次全基因组加倍（WGD）事情。进一步剖析发现，C4和CAM途径中要害酶或转运蛋白的编码基因以及一些重要的转录因子宗族如热休克因子A（HsfA）经过WGD和串联重复（TD）事情明显扩张，且在高温干旱处理下高度表达。该成果暗示马齿苋基因组中的WGD和TD基因促进了其对窘境钳制环境的适应性。研讨还经过对石竹目中多个物种编码磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（PEPC）的基因宗族进行体系发育剖析、功用位点判定、昼夜表达形式检测等，精确判定了马齿苋中别离参加C4和CAM光合固碳途径的基因复制。并经过多物种的共线性及Ks剖析等发现WGD和TD事情参加了马齿苋基因组中PEPC编码基因多复制的发生。别的经过对编码-碳酸酐酶（-CA）的基因宗族进行深入剖析，发现较为陈旧的WGD事情是发生C4和CAM特异的-CA编码基因先人复制的直接原因。最终，经过共表达网络剖析判定了CAM特异性表达的基因模块。基因启动子的motif富集剖析暗示CAM特异性表达基因招募了晚间和午夜节律元件以及由乙烯反响因子顺式元件介导的非ABA依靠的窘境应对模块。

  该研讨为植物C4和CAM两种光合代谢体系的整合供给了名贵基因资源，也为作物高光效组成生物学研讨奠定了重要根底。这种新式的光合作用体系有望使一般作物转变为“超级作物”，在耐旱的一起坚持高产。

  研讨成果于8月17日在线发表于世界期刊Plant Physiology。植物所博士后王晓亮、工程师马旭旭、博士研讨生闫歌和剑桥大学华磊博士为该论文一起榜首作者，张梅研讨员、焦远年研讨员、马旭旭为一起通讯作者。该研讨得到了国家重点研制方案和国家自然科学基金赞助。