Vandens lelijos genomas išplečia ankstyvosios žydinčių augalų evoliucijos vaizdą

Neįprasta aukšta sekos kokybė ir aprėpties gylis leido tyrėjams surinkti didžiąją dalį genomo į 14 chromosomų ir identifikuoti daugiau nei 31 tūkstantį baltymus koduojančių genų. Straipsnis, aprašantis seką ir tolesnę analizę, pasirodo gruodžio mėn. 2019 m. 18 d., žurnale Gamta.

„Vandens lelijos įkvėpė tokius menininkus kaip Claude’as Monet dėl ​​savo grožio ir svarbios mokslininkams dėl jų bendro pagrindo visų žydinčių augalų evoliuciniame medyje“, – sakė Hong Ma, tyrimų ir inovacijų dekano pavaduotojas, Hucko išskirtinis tyrimų profesorius. augalų molekulinės biologijos mokslų daktaras ir Penn State biologijos profesorius, vienas iš tyrimo grupės vadovų. „Anksčiau buvau atsakinga už Amborella genomo sekos nustatymą ir analizę, kuri yra anksčiausia žydinčių augalų šaka, tačiau ji neturi apdulkintojų visose grupėse. žydintys augalai. Mus domino vandens lelijos genomas, kad suprastume, kaip išsivystė šie bruožai.

Evoliucinis vandens lelijos genomo palyginimas su Amborella, kitų gaubtasėklių ir kelių gimnasėklių – sėklinių augalų, kurie neduoda žiedų – genomais, patvirtino Amborella, kuri turi tam tikrų savybių, panašių į gimnasėklius, padėtį. šiuo metu gyvenantys gaubtasėkliai Vandens lelijos buvo kita šaka (Austrobaileyales, kuriai priklauso žvaigždinis anyžius) ir labai didelė grupė, vadinama mezangiosėkliais, kuriuose yra daugiau nei 99% gyvų žydinčių augalų.

„Jei pateiksime analogiją su žinduolių evoliucija, Amborella padėtis yra panaši į plekšnių ir kitų kiaušinėlius dedančių žinduolių padėtį“, – sakė Ma. „Plekšnė yra žinduolis, nes maitina savo jauniklius pienu, tačiau kiaušinius deda kaip paukščiai ar ropliai. Amborella, kaip ir gimnastika, turi atskirus dauginimosi organus, tačiau vandens lelijos vyriškosios ir moteriškosios reprodukcinės dalys yra viename žiede. Dėl to vandens lelija panašesnė į didžiąją daugumą kitų žydinčių augalų, todėl turėdami amborelės ir vandens lelijos genomus galime geriau išanalizuoti evoliucinį perėjimą nuo gimnasėklių prie gaubtasėklių.

Mokslininkai naudojo molekulinę datavimą, kad įvertintų vandens lelijų (Nymphaeaceae) šeimos atskyrimą nuo kitų giminingų vandens augalų šeimų maždaug prieš 147–185 milijonus metų, kai po žemę klajojo dinozaurai su viso genomo dubliavimu (WGD). / poliploidijos įvykis maždaug tuo pačiu metu. Daugelis pagrindinių gėlių vystymosi genų išliko šiame WGD.

Tyrėjų grupė taip pat išanalizavo vandens lelijos genomo genus, kurie greičiausiai yra svarbūs molekulėms, turinčioms patrauklų gėlių kvapą ir spalvą, kurios būdingos daugeliui kitų gaubtasėklių, bet neaptinkamos Amborella. Jie nustatė didžiulį genų, dalyvaujančių vandens lelijų gėlių kvapų biosintezėje, skaičiaus padidėjimą; atrodo, kad šie genai išsivystė lygiagrečiai su kitais gaubtasėkliais. Jie taip pat analizuoja genų, susijusių su gėlių spalva, ekspresiją tarp dviejų vandens lelijų rūšių, nustatydami pagrindinius baltymus, atsakingus už mėlynus žiedlapius.

„Turėdami vandens lelijos genomą, galime ištirti šiuos svarbius žydinčių augalų ir ypač sodo augalų bruožus“, – sakė Ma. „Tikėtina, kad apdulkintojai išsivystė sąveikaujant su apdulkintojais, o tokios gėlės galiausiai yra nepaprastai svarbios žydinčių augalų sėkmei. Pagrindinių sintetinių genų, skirtų veisti mėlynųjų žiedlapių veisles, identifikavimas.

Be Ma, tyrimų grupei vadovavo Liangshengas Zhangas ir Haibao Tangas iš Fudziano žemės ūkio ir miškininkystės universiteto Fudžou (Kinija); Fei Chen ir Feng Chen iš Nankino žemės ūkio universiteto Nankinge (Kinija) ir Tenesio universiteto Noksvilio valstijoje; ir Yves Van de Peer iš Gento universiteto Belgijoje ir apima 47 autorius iš 23 institucijų.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.