Исследование создает основу для изучения миллиарда лет эволюции зеленых растений
Международный консорциум из почти 200 ученых опубликовал последовательности генов для более чем 1100 видов растений. Это итог девятилетнего исследовательского проекта One Thousand Plant Transcriptomes Initiative (1KP).
Цель глобальной коллаборации — изучить диверсификацию видов, генов и геномов растений на протяжении более чем миллиардной истории зеленых растений, от предков цветковых растений и зеленых водорослей.
Результаты, опубликованные в Nature, раскрывают:
- Время событий дупликации целых геномов.
- Происхождение, расширение и сокращение генных семейств, которые способствовали фундаментальным генетическим инновациям в эволюции зеленых водорослей, мхов, папоротников, хвойных, цветковых растений и других линий.
Исследование дает основу для понимания, как и когда растения приобрели способность к высокому росту, образованию семян, цветков и плодов.
"Наши выводы об отношениях между живыми видами растений говорят нам, что за миллиард лет... эволюция растений была отмечена инновациями и периодами быстрой диверсификации", — сказал соавтор Джеймс Либенс-Мак.
Для проекта более 100 таксономических специалистов собрали материал из наземных и водных местообитаний по всему миру. Секвенирование и анализ генов широкого спектра видов позволили лучше реконструировать генный состав предков всех сельскохозяйственных культур и модельных видов.
Проект, запущенный почти десять лет назад, потребовал разработки новых вычислительных инструментов для сборки последовательностей и филогенетического анализа.
Ключевые выводы:
- Установлены сроки 244 событий дупликации целых геномов в "древе жизни" зеленых растений.
- Неожиданностью стало почти полное отсутствие дупликаций целых геномов у водорослей.
- Средний геном цветкового растения пережил почти 4 раунда дупликации предкового генома, самые ранние из которых восходят к общему предку всех семенных растений более 300 миллионов лет назад.
- Множественные раунды дупликации генома обнаружены и у папоротников.
- Расширение ключевых генных семейств через события дупликации способствовало эволюции многоклеточности и сложности зеленых растений, заложив основу для таких инноваций, как происхождение семени и цветка.