共線性是指同源基因在染色體上的保守排列現象，其基因順序源于共同祖先。依據演化起源差異，共線性可劃分為直系同源共線性和旁系同源共線性。直系同源共線性由物種分化事件產生，旁系同源共線性則由基因組復制事件（WGD）形成。值得注意的是，旁系同源共線性根據基因組復制與物種分化時間的相對順序可進一步細分為兩類，當復制事件早于物種分化時形成外旁系同源共線性，反之則產生內旁系同源共線性。在植物基因組演化研究中，頻繁發生的WGD事件導致旁系同源共線性在基因組中廣泛存在，因而對直系同源共線性的準確鑒定構成嚴峻挑戰。
中國科學院昆明植物研究所研究員馬永鵬團隊聯合國際、國內科研機構開發了直系同源指數（OI），以度量共線性的直系同源水平，其定義為種間共線性區塊內直系同源基因的占比。理想狀態下，直系/外旁系共線性的OI值分別趨近于1和0。實際分析表明，二者呈現兩級分化的特征（高OI值?vs?低OI值），據此可有效區分兩類共線性（圖1）。通過對近百例真實植物基因組數據進行驗證及利用模擬數據集進行基準測試，確認了OI方法在識別直系同源共線性上的穩健性和準確性。相較于傳統KS分析及其他工具（如QUOTA-ALIGN、WGDI -c、MCScanX_h、SCORPiOs等），OI在WGD與物種分化時間間隔（ΔT）較小時展現出更高的準確度和穩健性（圖2）。同時，研究團隊構建了自動化分析工具SOI，支持共線性可視化、過濾及下游系統發育分析。
該方法在基因組演化研究中具有廣泛的應用前景，包括但不限于：WGD事件準確鑒定，通過直系同源共線性模式解析了傘形科與五加科共享的四倍化事件及特異性WGD事件；網狀演化歷史的準確推斷，揭示了擬南芥、花生、小麥和罌粟等物種的雜交/異源多倍化歷史；系統發育重建，利用OI推斷的直系同源基因群（SOGs），重建了核心真雙子葉植物演化框架，解決了基于傳統orthogroups方法的外旁系基因干擾問題。
相關研究成果以SOI: Robust identification of orthologous synteny with the Orthology Index and broad applications in evolutionary genomics為題，發表在《核酸研究》（Nucleic Acids Research）上。研究工作得到國家重點研發計劃、昆明植物所戰略先導計劃等的支持。
論文鏈接
自動化分析工具SOI
圖1.?OI檢測直系同源的共線性：以毛白楊-長梗柳為例。
圖2.?OI在真實數據集和模擬數據集中的表現。
本文鏈接：研究提出準確識別基因組間直系同源共線性的新方法http://www.sq15.cn/show-12-1096-0.html
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