Constituting approximately 10% of flowering plant species, orchids (Orchidaceae) display unique flower morphologies, possess an extraordinary diversity in lifestyle, and have successfully colonized almost every habitat on Earth. Here we report the draft genome sequence of Apostasia shenzhenica, a representative of one of two genera that form a sister lineage to the rest of the Orchidaceae, providing a reference for inferring the genome content and structure of the most recent common ancestor of all extant orchids and improving our understanding of their origins and evolution. In addition, we present transcriptome data for representatives of Vanilloideae, Cypripedioideae and Orchidoideae, and novel third-generation genome data for two species of Epidendroideae, covering all five orchid subfamilies. A. shenzhenica shows clear evidence of a whole-genome duplication, which is shared by all orchids and occurred shortly before their divergence. Comparisons between A. shenzhenica and other orchids and angiosperms also permitted the reconstruction of an ancestral orchid gene toolkit. We identify new gene families, gene family expansions and contractions, and changes within MADS-box gene classes, which control a diverse suite of developmental processes, during orchid evolution. This study sheds new light on the genetic mechanisms underpinning key orchid innovations, including the development of the labellum and gynostemium, pollinia, and seeds without endosperm, as well as the evolution of epiphytism; reveals relationships between the Orchidaceae subfamilies; and helps clarify the evolutionary history of orchids within the angiosperms.

中文翻译：

---

Apostasia 基因组和兰花的进化

兰花（兰花科）约占开花植物物种的 10%，具有独特的花形态，生活方式的多样性，并已成功地在地球上的几乎每个栖息地定居。在这里，我们报告了 Apostasia shenzhenica 的基因组序列草图，它是与兰花科其余部分形成姐妹谱系的两个属之一的代表，为推断所有现存兰花的最近共同祖先的基因组含量和结构提供参考并增进我们对它们的起源和进化的理解。此外，我们提供了香草科、Cypripedioideioideae 和 Orchidoideae 代表的转录组数据，以及两种 Epidendroideae 物种的新型第三代基因组数据，涵盖了所有五个兰花亚科。一种。shenzhenica 显示了全基因组重复的明确证据，所有兰花都有这种重复，并且发生在它们发散之前不久。A. shenzhenica 与其他兰花和被子植物之间的比较也允许重建祖先的兰花基因工具包。我们确定了新的基因家族、基因家族的扩张和收缩，以及在兰花进化过程中控制着各种发育过程的 MADS-box 基因类中的变化。这项研究揭示了支撑关键兰花创新的遗传机制，包括唇瓣和绞股蓝、花粉和无胚乳种子的发育，以及附生植物的进化；揭示兰科亚科之间的关系；并有助于阐明兰花在被子植物中的进化历史。这是所有兰花共有的，并且发生在它们发散之前不久。A. shenzhenica 与其他兰花和被子植物之间的比较也允许重建祖先的兰花基因工具包。我们确定了新的基因家族、基因家族的扩张和收缩，以及在兰花进化过程中控制着各种发育过程的 MADS-box 基因类中的变化。这项研究揭示了支撑关键兰花创新的遗传机制，包括唇瓣和绞股蓝、花粉和无胚乳种子的发育，以及附生植物的进化；揭示兰科亚科之间的关系；并有助于阐明兰花在被子植物中的进化历史。这是所有兰花共有的，并且发生在它们发散之前不久。A. shenzhenica 与其他兰花和被子植物之间的比较也允许重建祖先的兰花基因工具包。我们确定了新的基因家族、基因家族的扩张和收缩，以及在兰花进化过程中控制着各种发育过程的 MADS-box 基因类中的变化。这项研究揭示了支撑关键兰花创新的遗传机制，包括唇瓣和绞股蓝、花粉和无胚乳种子的发育，以及附生植物的进化；揭示兰科亚科之间的关系；并有助于阐明兰花在被子植物中的进化历史。A. shenzhenica 与其他兰花和被子植物之间的比较也允许重建祖先的兰花基因工具包。我们确定了新的基因家族、基因家族的扩张和收缩，以及在兰花进化过程中控制着各种发育过程的 MADS-box 基因类中的变化。这项研究揭示了支撑关键兰花创新的遗传机制，包括唇瓣和绞股蓝、花粉和无胚乳种子的发育，以及附生植物的进化；揭示兰科亚科之间的关系；并有助于阐明兰花在被子植物中的进化历史。A. shenzhenica 与其他兰花和被子植物之间的比较也允许重建祖先的兰花基因工具包。我们确定了新的基因家族、基因家族的扩张和收缩，以及在兰花进化过程中控制着各种发育过程的 MADS-box 基因类中的变化。这项研究揭示了支撑关键兰花创新的遗传机制，包括唇瓣和绞股蓝、花粉和无胚乳种子的发育，以及附生植物的进化；揭示兰科亚科之间的关系；并有助于阐明兰花在被子植物中的进化历史。我们确定了新的基因家族、基因家族的扩张和收缩，以及在兰花进化过程中控制着各种发育过程的 MADS-box 基因类中的变化。这项研究揭示了支撑关键兰花创新的遗传机制，包括唇瓣和绞股蓝、花粉和无胚乳种子的发育，以及附生植物的进化；揭示兰科亚科之间的关系；并有助于阐明兰花在被子植物中的进化历史。我们确定了新的基因家族、基因家族的扩张和收缩，以及在兰花进化过程中控制着各种发育过程的 MADS-box 基因类中的变化。这项研究揭示了支撑关键兰花创新的遗传机制，包括唇瓣和绞股蓝、花粉和无胚乳种子的发育，以及附生植物的进化；揭示兰科亚科之间的关系；并有助于阐明兰花在被子植物中的进化历史。包括唇瓣和绞股蓝、花粉和无胚乳种子的发育，以及附生的进化；揭示兰科亚科之间的关系；并有助于阐明兰花在被子植物中的进化历史。包括唇瓣和绞股蓝、花粉和无胚乳种子的发育，以及附生的进化；揭示兰科亚科之间的关系；并有助于阐明兰花在被子植物中的进化历史。