Исследователи определили ключевые события в эволюции древних растений
Учёные из Университета Флориды и шести других институтов выявили ключевые основы эволюции семенных и цветковых растений.
Исследование, которое будет опубликовано в Nature, впервые идентифицирует события древней дупликации генома и показывает, что геномы семенных и цветковых растений удвоились до того, как каждая группа растений диверсифицировалась. Оно вводит новые факторы для дальнейших молекулярных исследований организмов, от которых зависят люди.
Анализ нескольких сотен генов определил древние события дупликации генома примерно 319 миллионов лет назад для семенных растений и 192 миллиона лет назад для цветковых, что делает их происхождение более древним, чем считалось ранее. Дупликация генома приводит к удвоению ДНК и появлению дополнительной копии каждого гена, что позволяет увеличить генетическое разнообразие. Для цветковых растений это событие теперь связано с их эволюционным успехом и более чем 300 000 существующих сегодня видов.
«Эти два крупных события дупликации генома могли действительно стимулировать очень важные эволюционные инновации», — сказала соавтор исследования Пэм Солтис.
Исследователи проанализировали гены папайи, риса, тополя, винограда, огурца, а также виды, находящиеся у основания эволюционного древа цветковых растений, включая кувшинку, сосну и ель.
«Одно древнее событие дупликации генома привело ко всему разнообразию цветковых растений, которое мы видим сегодня», — отметил соавтор Дуг Солтис.
Исследование помогает понять структуру генома всех семенных и цветковых растений. Каждое семенное и цветковое растение будет иметь след этого события дупликации, который необходимо учитывать при определении основных элементов генома.
«Это было первое исследование, которое действительно показало два очень древних удвоения надёжным способом», — сказал Джонатан Вендель из Университета штата Айова.
Событие дупликации было рассчитано для каждого из примерно 800 проанализированных генов, и результаты для каждого гена были почти идентичны. Работа над данными велась почти 10 лет.
Исследователи полагают, что эта работа создаёт более точную эволюционную временную шкалу для растений и повлияет на методы построения филогенетических деревьев, особенно для цветковых растений.
«Возможно, важные события полиплоидии, которые мы идентифицировали, были эквивалентны двум "большим взрывам" для цветковых растений», — сказал ведущий автор Клод деПэмфилис из Университета штата Пенсильвания.
Исследование стало результатом проекта Ancestral Angiosperm Genome Project и финансировалось в основном Национальным научным фондом (NSF).