Расшифрован геном морской травы — ценный ресурс для науки

Международный консорциум из 35 лабораторий, включая Памелу Грин из Университета Делавэра, опубликовал геном морского цветкового растениявзморника морского (Zostera marina). Это первое полностью секвенированное морское покрытосеменное растение.

Исследование "Геном морской травы Zostera marina раскрывает адаптацию покрытосеменных к жизни в море" опубликовано в журнале Nature и помещено на обложку печатного издания.

Значение и угрозы

Морские травы, произошедшие от морских водорослей, — единственные цветковые растения, вернувшиеся в море. Их луга:

  • Служат средой обитания и "яслями" для молоди рыб.
  • Защищают берега от эрозии.
  • Повышают прозрачность воды.
  • Выступают как поглотитель углерода, связывая CO2 из атмосферы.

Несмотря на важность, луга морских трав по всему миру деградируют, а попытки их восстановления часто неудачны.

Полная последовательность генома Z. marina — ценный ресурс для изучения:

  • Адаптации морских экосистем к потеплению климата.
  • Роли растений в секвестрации углерода.
  • Механизмов солеустойчивости (для помощи в селекции сельхозкультур).

Роль микроРНК

Памела Грин совместно с Эмануэле Де Паоли из Университета Удине (Италия) исследовала микроРНК (miRNAs) Z. marina. Наличие полного генома позволило точно идентифицировать гены, кодирующие микроРНК, и отличить их от других малых РНК.

Ключевые выводы:

  • Z. marina утратила несколько генов микроРНК, появившихся у родственных наземных видов.
  • При этом она сохранила древнейшую известную микроРНК, специфичную для важной группы однодольных растений, к которой принадлежит сама и, например, злаки.

"Изучение его генома может выявить генетические особенности, возникшие в тот важный эволюционный период и сыгравшие решающую роль в биологических инновациях. Мы идентифицировали одно такое событие", — отметил Эмануэле Де Паоли.

"Это исследование также открыло новые двери, идентифицировав гены-мишени, которые могут регулироваться микроРНК. Есть намёки, что некоторые связи "микроРНК-мишень" у Z. marina могут раскрыть новые регуляторные механизмы", — сказала Памела Грин.

Уникальные адаптации "возвращения в море"

Исследователи под руководством Жанин Олсен из Университета Гронингена (Нидерланды) выявили ряд уникальных адаптаций взморника:

  • Утрата устьиц: Растение полностью лишилось устьиц (пор для дыхания) и генов, отвечающих за их развитие. Это делает Z. marina неразрывно связанным с морем.
  • Изменение клеточных стенок: Они стали больше похожи на клеточные стенки водорослей, а не наземных растений.
  • Иная сигнализация и защита: Исчезли гены, отвечающие за выработку летучих соединений у наземных растений. Опыление происходит полностью под водой, без участия насекомых.

Будущие исследования

Главный вопрос — как быстро взморник может адаптироваться к быстрым климатическим изменениям. Его обширный ареал (от Португалии до Скандинавии) используется как естественный эксперимент для изучения адаптации к:

  • разной температуре воды,
  • солёности,
  • закислению океана,
  • освещённости.

Полученные знания также помогут в разработке геномных индикаторов раннего предупреждения, которые могут предсказать критические изменения в экосистемах морских трав.

2016-02-22