Геноми з роговими обрізками дають підказки про те, як рослини завоювали землю

Понад 450 мільйонів років тому рослини розпочали епічний перехід від води до сухої землі. Серед перших піонерів були предки скромних рогів, група невеликих, невимушених рослин, які зберігалися донині. Нові дослідження виявляють розуміння генетичних планів рогів, виявляючи захоплюючі деталі про еволюцію рослин та перші дні життя на суші.

“Ми почали з розшифровки геномів десяти видів рогів, що представляють усі відомі сім’ї в цій унікальній рослинній групі”, – сказав Пітер Шафран, докторантський вчений Інституту Бойса Томпсона (BTI) та першого автора дослідження. “Те, що ми знайшли, було несподіваною: роги підтримували надзвичайно стабільні хромосоми, незважаючи на те, що еволюціонують окремо протягом понад 300 мільйонів років”.

На відміну від багатьох рослин, роги не відчували дублювання цілого генома (де дублюється весь генетичний матеріал організму). Ця відсутність дублювання призвела до стабільних “аутосом” – хромосом, які мають більшу частину генетичного матеріалу організму, – що залишається відносно незмінним у рогові, незважаючи на їх глибоку еволюційну історію.

Однак не всі частини генома Горнвот настільки статичні. Дослідження показало наявність “аксесуарів хромосом” – екстра -генетичного матеріалу, який не є важливим для виживання, але може забезпечити додаткові переваги. Ці допоміжні хромосоми набагато динамічніші, швидко розвиваються і змінюються навіть у межах окремих рослин. Крім того, міжнародна команда дослідників виявила потенційні статеві хромосоми у деяких видів, що проливає світло на еволюцію репродуктивних стратегій рослин.

Дослідження, нещодавно опубліковане в Природні рослинитакож надавали уявлення про конкретні рослинні риси. Наприклад, дослідники розкрили нову інформацію про гени, що беруть участь у виробництві флавоноїдів (пігменти, що захищають від УФ -випромінювання), утворення продихів (крихітні пори, що регулюють обмін газом) та гормональну сигналізацію. Ці висновки допомагають уточнити наше розуміння того, як ранні земельні рослини пристосувалися до їх нового, складного середовища.

Широке генетичне дослідження рогових робіт у дослідницькому проекті робить їх найбільш ретельно секвенсованою групою рослин відносно їх загальної кількості видів.

Створюючи всебічний набір даних “Pan-Phylum” для рогів, дослідницька група розробила ресурс, щоб допомогти вченим зрозуміти, як розвивалося життя на Землі. Він дає уявлення про те, як рослини можуть адаптуватися до майбутніх екологічних проблем та можуть інформувати зусилля щодо інженера більш стійких культур.

“Наше дослідження демонструє важливість вивчення різноманітних організмів, а не лише відомих модельних видів”,-сказав Фей-Вей Лі, доцент BTI та провідний автор. “Розширивши наші знання про роговірути, ми отримуємо більш повну картину еволюції рослин та неймовірного різноманіття життя на нашій планеті”.