Новое исследование проливает свет на сложные генетические и метаболические признаки у растений
В геномах растений было обнаружено множество примеров биосинтетических генетических кластеров (BGCs), однако о формировании этих важных примеров организации генов известно мало.
Они представляют интерес, поскольку многие из BGCs, описанных у растений в последние годы, кодируют соединения, важные для сельского хозяйства — обеспечивающие устойчивость к болезням и засухе.
Изучение этой архитектуры генома имеет решающее значение для понимания взаимосвязи между организацией генома и эволюцией сложных адаптивных признаков.
Исследователи из группы Осборна в John Innes Center воспользовались недавними достижениями в данных последовательностей для Arabidopsis thaliana и её родственников в исследовании, которое проливает свет на возникновение, природу и эволюцию растительных BGCs.
Крупномасштабный анализ, сфокусированный на кластере талианола (thalianol BCG), выявил новые генетические драйверы, лежащие в основе неслучайной организации генов. Он подчеркивает важность хромосомных инверсий как молекулярного механизма, который может перемешивать более удалённые гены в кластер, тем самым способствуя его компактификации.
Хотя роль хромосомных инверсий в эволюции животных была тщательно изучена, примеры этих крупномасштабных мутаций у растений редки.
Это первое свидетельство, позволяющее предположить, что хромосомная инверсия может приводить к компактификации кластера. Исследование предполагает, что, подавляя генетическую рекомбинацию, хромосомная инверсия может изолировать сгруппированные коадаптированные гены от рассеивания.
Первый автор исследования, доктор Чжэньхуа Лю из John Innes Center, поясняет: «Наше исследование захватывающее, потому что мы обнаружили генетические драйверы — в частности, хромосомные инверсии, — которые, вероятно, играют значительную роль в поддержании и диверсификации растительных BGCs. Наши выводы не только дают фундаментальное понимание того, как эволюционируют растительные BGCs, но и продвигают прогнозирование и идентификацию BGCs в сложных геномах растений».
Далее исследователи из группы Осборна расширят анализ на другие типы растительных BGCs, чтобы изучить эволюционную динамику, закономерности и силы, формирующие растительные BGCs.
Исследование «Formation and diversification of a paradigm biosynthetic gene cluster in plants» опубликовано в журнале Nature Communications.