Прогресс и вызовы в построении древа жизни цветковых растений
Цветковые растения (покрытосеменные) — самая крупная, разнообразная и успешная группа зелёных растений, включающая около 330 000 известных видов. Развитие высокопроизводительного секвенирования за последнее десятилетие открыло новую эру — эру филогеномики, позволив проводить исследования с использованием сотен и тысяч генов.
Исследовательская группа профессора Ли Дэчжу из Куньминского института ботаники Китайской академии наук провела обзор текущего состояния реконструкции древа жизни цветковых растений и обсудила основные вызовы филогеномных исследований.
Стратегии секвенирования и анализ
В обзоре рассмотрены современные стратегии секвенирования:
- Genome skimming (поверхностное секвенирование генома)
- Секвенирование транскриптома
- Restriction site-associated DNA sequencing (RAD-seq)
- Target enrichment sequencing (обогащение целевых регионов)
- Deep genome skimming (глубокое поверхностное секвенирование)
- Секвенирование полного генома
Для каждой стратегии обсуждены преимущества, недостатки и области применения. Предложен рабочий процесс для филогеномного анализа растений.
Достижения и вызовы
Обобщены недавние успехи в использовании геномных данных для филогенетических реконструкций на разных таксономических уровнях и их влияние на таксономию.
Выделены основные методологические проблемы:
- Систематические ошибки, влияющие на определение ортологии и филогенетическую реконструкцию.
- Влияние событий полногеномной дупликации.
- Гибридизация / интрогрессия.
- Неполная сортировка линий.
Даны практические рекомендации для изучения сложных эволюционных линий.
Будущие направления
Авторы указывают на ключевые направления развития:
- Новые эволюционные модели: Для разрешения неоднозначных отношений между основными линиями дихотомические деревья могут быть не лучшей моделью. Развитие методов, основанных на сетях, улучшит реконструкцию родственных связей и понимание эволюционных процессов.
- Секвенирование полных геномов — неизбежный тренд ближайших лет, который углубит понимание эволюционной истории.
- Необходимость глобального сотрудничества: Большинство исследований имеют ограниченный географический и таксономический охват, требуется более сбалансированное развитие.
- Интеграция данных: Критически важным для полного понимания эволюции растений является комплексный анализ омиксных данных вместе с морфологическими, экологическими и другими междисциплинарными доказательствами.
Исследование "Phylogenomics and the flowering plant tree of life" опубликовано в журнале Journal of Integrative Plant Biology.