Горизонтальный перенос целых геномов через слияние митохондрий у цветковых растений

Исследование под руководством Университета Индианы выявило в митохондриальном геноме кустарника Amborella trichopoda гены множества видов растений, включая целые митохондриальные геномы трёх зелёных водорослей и одного мха. Amborella, произрастающая в Новой Каледонии, — единственный современный представитель древнейшей линии цветковых растений, в то время как другая линия включает все остальные ~300 000 видов.

Это крупнейший известный пример горизонтального переноса генов (приобретения чужеродных генов от других видов) у любого организма. Впервые показано, что геном органеллы захватил целые чужеродные геномы. Это также первое описание захвата генов зелёных водорослей наземным растением.

Исследование проливает свет на роль слияния митохондрий (объединения двух митохондрий внутри клетки) как движущей силы горизонтального переноса генов между митохондриальными геномами.

«Митохондриальный геном Amborella — это обжора, который проглотил целые митохондриальные геномы разного размера у широкого круга наземных растений и зелёных водорослей и сохранил их в удивительно intact виде целые эпохи», — пояснил Джефф Палмер, ведущий автор исследования.

Учёные также впервые обнаружили, что механизм слияния митохондрий у цветковых растений и зелёных водорослей, чей последний общий предок существовал свыше миллиарда лет назад, одинаков. Этот механизм, по-видимому, отличается от такового у животных и грибов.

Причины уникальности генома Amborella:

• Экологическая: большее воздействие чужеродных митохондрий эпифитов и паразитов.
• Развитийная: склонность растения формировать новые меристемы (точки роста) и побеги при повреждении повышает шанс включения ДНК в зародышевую линию.
• Молекулярная: исключительно низкая скорость потери ДНК.

Статья «Horizontal Transfer of Entire Genomes via Mitochondrial Fusion in the Angiosperm Amborella» опубликована 20 декабря в журнале Science. В том же номере представлены две статьи о ядерном геноме Amborella, раскрывающие полиплоидное происхождение цветковых растений.

Исследование финансировалось грантами NIH, NSF, Объединённого института геномики Министерства энергетики США и инициативой METACyt Университета Индианы.