Растения с карманными геномами
Представители рода Genlisea (жирянка), хищных растений, обладают самыми маленькими из известных геномов в царстве растений. Чтобы прояснить эволюцию геномов в этой группе в целом, исследователи изучили более широкий спектр видов и обнаружили нового рекордсмена.
Род Genlisea (винтообразные растения) относится к семейству пузырчатковых (Lentubulariaceae). Некоторые из 29 описанных видов Genlisea обладают чрезвычайно маленькими размерами генома — самый маленький геном среди цветковых растений принадлежит представителю этой группы. Под «геномом» здесь понимается весь генетический материал, организованный в набор индивидуальных хромосом, присутствующих в каждой клетке вида.
Международная команда под руководством профессора Гюнтера Хойбля из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана (LMU) впервые исследовала эволюцию размера генома и числа хромосом в роде Genlisea. Учёные изучили чуть более половины известных видов, и их результаты опубликованы в журнале Annals of Botany.
Новый рекорд
«В ходе эволюции рода геномы некоторых видов Genlisea, должно быть, претерпели резкое сокращение размера, которое сопровождалось миниатюризацией хромосом, но увеличением их числа», — говорит доктор Андреас Фляйшманн.
Хромосомы этих растений настолько малы, что их едва можно различить с помощью обычной световой микроскопии. Специалист по цитогенетике доктор Аретуза Соуза смогла визуализировать ультрамалые хромосомы с помощью флуоресцентной микроскопии, что позволило определить их число и измерить общее содержание ДНК в ядерных геномах.
Исследователи обнаружили нового рекордсмена. Genlisea tuberosa, недавно открытый в Бразилии вид, имеет геном размером всего 61 миллион пар оснований (Mbp). Таким образом, G. tuberosa теперь обладает самым маленьким известным растительным геномом, побив предыдущий рекорд на 3 Mbp. Размеры геномов у разных видов Genlisea широко варьируются — от ~60 до 1700 Mbp.
Причины такого разброса остаются в значительной степени загадкой. «Интересно, что размер генома организма не коррелирует с его сложностью или эволюционным уровнем», — отмечает Фляйшманн.
Род Genlisea с его широким диапазоном вариаций размера генома предлагает идеальную группу модельных организмов для изучения эволюционного давления, определяющего размер генома. «Genlisea — идеальная модель для понимания молекулярной основы сокращения генома и механизмов, которые его вызывают, особенно учитывая, что полный геном G. aurea уже секвенирован и опубликован», — говорит Гюнтер Хойбль.