Киви удвоил гены витамина С дважды — 50 и 20 миллионов лет назад

Современный плод киви, относящийся к семейству китайского крыжовника, содержит примерно столько же витамина С, сколько апельсин. Этот дополнительный импульс в производстве витамина С — результат спонтанного удвоения ДНК предками киви в двух отдельных эволюционных событиях примерно 50–57 миллионов и 18–20 миллионов лет назад. Исследование опубликовано 20 сентября в журнале iScience.

«Полиплоидия — это внезапное эволюционное событие, которое производит тысячи дополнительных копий генов за одну ночь, — говорит старший автор Синьинь Ван. — Эти дополнительные копии могут значительно повысить жизнеспособность растения, предоставляя возможности для естественного отбора».

Чтобы обнаружить следы событий полиплоидии, исследователи сравнили геном киви с хорошо изученными геномами кофе и винограда. Эти растения имеют общего предка и, следовательно, обширные участки генетической информации.

Сравнив тысячи общих генов, команда обнаружила, что геном киви часто содержит четыре или пять копий гена там, где у кофе или винограда только одна. Дополнительные гены киви включали биологические инструкции для создания и рециркуляции витамина С.

Витамин С не только полезен для людей — он также способствует росту растений и устойчивости к повреждениям. Таким образом, превосходное производство витамина С дало киви эволюционное преимущество. Для кофейного зерна преимуществом, вероятно, стала способность производить кофеин (природный пестицид), а химическое вещество, создающее пурпурный пигмент винограда, скорее всего, эволюционировало для защиты от экстремальных температур.

Два эволюционных события, скорее всего, были вызваны аутополиплоидией (удвоением собственных генов киви), а не аллополиплоидией (результатом скрещивания). Например, бананы, картофель и сахарный тростник — аутополиплоиды, а пшеница, хлопок и клубника — аллополиплоиды. Авторы отмечают, что сельскохозяйственных культур-аллополиплоидов больше.

Люди могут перенять технику киви по копированию питательно важных генов. Искусственное копирование определенных генов могло бы помочь в выращивании более питательных или устойчивых к болезням культур.

«Наше исследование расшифровало структуру и эволюцию генома киви, — говорит Ван. — Понимание его геномной структуры может помочь нам манипулировать генами для производства более питательного киви».

Команда планирует продолжить расшифровку геномов киви и других растений, чтобы исследовать больше генов, которые можно скопировать для создания более успешных фруктов и овощей.