Геном Amborella: окно в происхождение пола и размножения растений
Исследование, опубликованное в Nature Plants, проливает новый свет на сложные репродуктивные стратегии цветковых растений. Учёные из Института биотехнологий ХадсонАльфа и Университета Джорджии изучили генетику Amborella trichopoda — единственного сохранившегося вида линии, отделившейся от всех других цветковых растений около 150 миллионов лет назад.
Эволюция генома Amborella
Первый проект генома Amborella был завершён международной командой и опубликован в Science в 2013 году. Новая, значительно улучшенная сборка генома стала возможной благодаря:
- Передовым технологиям длинного чтения (long-read sequencing).
- Доступу к данным Hi-C.
- Новым вычислительным инструментам.
Учёные разработали конвейер cytogenetics-by-sequencing, который позволил идентифицировать и охарактеризовать половые хромосомы растения.
Анализ половых хромосом
У Amborella половые хромосомы — Z и W (а не человеческие X и Y). Анализ показал:
- Хромосомы Z и W молоды — они возникли более чем через 100 миллионов лет после отделения Amborella от других цветковых растений.
- Несмотря на обнаруженное подавление рекомбинации (обмена генетическим материалом) между ними, хромосомы выглядят очень похоже, что затрудняло их сборку.
- Конвейер cytogenetics-by-sequencing помог определить границу области, где рекомбинация прекращается. В этой области, как ожидается, находятся гены, ответственные за стерильность пестиков или тычинок.
- В результате тщательного анализа были идентифицированы два гена, предположительно ответственных за определение пола у Amborella.
«Главный вывод этого исследования в том, что мы изучаем ещё одно исключение из правил, как можно поддерживать раздельнополость у растений», — говорит Алекс Харкесс. Это даёт новый инструмент для контролируемой селекции растений, создания раздельнополых форм и предотвращения самоопыления.
Проект был частью инициативы Open Green Genomes Initiative (Департамент энергетики США). «Наша сборка хромосом с разрешением по гаплотипам позволила нам лучше понять особенности генома предка покрытосеменных и производные характеристики половых хромосом Amborella», — отмечает Джим Либенс-Макк, ведущий исследователь инициативы.