近日，開放期刊GigaScience發表論文介紹現存的最古老的樹種——銀杏的基因組。該研究由華大基因、浙江大學和中國科學院的科學家團隊完成，研究人員從頭組裝并分析了這個超大（>10G）的基因組。銀杏被認為是“活化石”，也就是說從出現到現在的2.7億年生存史中，它的形式和結構的變化都非常小。銀杏如此之長的存在時間和其在生命進化中的獨特地位，使它的基因組信息可以在植物防御昆蟲、病原體的研究、樹木進化和生命進化的早期事件研究等方面提供廣泛的研究資源。
為了能夠在遺傳學和分子層面上來研究銀杏獨特的生物學特征，植物生物學家一直希望能夠對其基因組進行測序。然而，銀杏基因組太大并存在大量的重復序列，組裝全基因組序列是一項非常困難的工作。銀杏的基因組大小是“模型植物”擬南芥基因組的80多倍，也遠遠大于大多數其他已測序的植物物種，如玉米，蘭花等。
但是，無論從歷史學意義還是在生物學意義來看，銀杏都有巨大的研究價值。研究者們克服了種種困難，最終成功地完成了對銀杏的測序、基因組的組裝和信息分析工作。
華大基因研究院生命大數據研究所負責人陳文彬表示，銀杏基因組的測序產生了巨量的原始數據(~2 TB)，如此大的數據量和基因組中高比例的重復序列極大地考驗了我們在基因組組裝時的內存優化和信息處理能力。這篇銀杏基因組論文闡明了銀杏經歷了全基因組復制和大量LTR插入事件，這些事件使得重復序列占到整個基因組的四分之三以上，由于轉座元件的活躍造成了銀杏的平均內含子長度長于其他已測序物種。
銀杏基因組測序工作存在許多困難和挑戰，仍然有很多研究人員迎難而上對其進行研究。首先是因為除了銀杏以外，只有極少數物種如鱟和鸚鵡螺才擁有“活化石”的稱號。其次，作為出現在至少2.7億年前非常不尋常的一組非開花植物中唯一存活的代表，銀杏的性狀已保留了數百萬年，如其典型的扇形葉，這種情況在其他幸存下來的植物物種中都很少見。這使得它在植物進化史中擁有非常獨特的地位。
來自浙江大學的研究人員趙云鵬教授解釋了學界對銀杏在植物進化史獨特地位的興趣。銀杏是五個種子植物類群之一，而且沒有現存的親緣物種。銀杏基因組的完成填補了陸生植物種類史上的一個重要空白，并為演化史方面的研究，如裸子植物譜系的種類相關性，陸地植物基因組與基因的演化史，發育性狀的更新，人類性狀演化以及人類人群分布史，銀杏的防御和保護研究等提供了關鍵的遺傳學研究基礎。
另一個使研究人員非常感興趣的是銀杏在不利條件下驚人的恢復能力。銀杏是少數幾種在廣島原子彈轟炸后仍能存活的生物。銀杏能夠抵御各種各樣的攻擊者，使用“化學”武器來對抗昆蟲、細菌和真菌的入侵。有報道稱，銀杏這種頑強的生命力很可能是它能夠安然渡過使許多生物滅種的中國冰川消融時期的重要原因，也可能是它存活千年的原因之一。
為了更好地了解銀杏的防御機制，研究者們從注釋的約四萬個基因中分析了在植物中已知的與防御機制相關的基因家族。分析顯示銀杏樹中提供各種防御機制基因家族有廣泛擴增現象。能夠抵抗病原體的基因有大量復制。此外，銀杏對于昆蟲的攻擊有雙重防御，一是合成直接對抗昆蟲的化學物質，二是和通過釋放特別吸引植物食用昆蟲的敵人的揮發性有機化合物。這些研究發現表明，銀杏具有多重防御機制：基因家族的擴增，高劑量的特定基因，以及其防御基因的多樣性。這些特點都可能與銀杏非凡的恢復能力相關。這些信息也有助于研究者更好地理解植物防御機制用于改善糧食安全。