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2022-10-01 07:46

科学家解开了百年的表基因之谜

DNA Genetic Analysis Animation

科学家们已经解开了一个世纪之久的谜题:一种导致花间有效异花授粉的表基因。

高效授粉表基因的长与短

研究人员已经解开了一个世纪之久的谜题:一种导致花间高效异花授粉的表基因。结果表明,DNA水平上的序列长度变异对两种性器官长度不同的花的进化具有重要意义。

自16世纪以来,植物学家和园艺家已经知道,一些植物物种有两种形式的花,它们的雄性和雌性性器官的长度相反。查尔斯·达尔文(Charles Darwin)首先提出,这种恶花促进了昆虫传粉者的高效异花授粉。早期遗传学家表明,这两种花是由一个染色体区域控制的,该区域可能包含一组基因,即表基因。然而,直到最近,这个表基因从未被测序过。

Pollinator Visiting Linum tenue

传粉者正在拜访Linum tenue。信贷:胡安妮塔Gutierrez-Valencia

现在,研究人员已经解开了表基因的谜团。他们研究了一个达尔文已经详细描述过的系统,即野生亚麻籽物种Linum,并使用现代DNA测序方法来识别表基因。斯德哥尔摩大学的科学家与乌普萨拉大学、杜伦大学、格拉纳达大学和塞维利亚大学的合作伙伴共同进行的这项研究今天(2022年9月9日)发表在《当代生物学》杂志上。

令人惊讶的是,研究人员发现,负责男性和女性性器官长度不同的表基因本身的长度也不一样。具体来说,显性表基因包含约26万个碱基对DNA,这是隐性表基因所缺少的。26万个碱基对的DNA延伸含有几个可能导致性器官长度变化的基因。

Linum tenue Flower

在西班牙田野拍摄的Linum tenue花。来源:Benjamin Laenen和Aurélie Désamoré

该研究的资深作者、斯德哥尔摩大学生态基因组学教授坦加·斯洛特说:“这些结果真的让我们感到惊讶,因为管理驱虫病的超基因的类似基因组成之前已经在另一个系统中被发现,即报春花,在那里它完全独立进化。”

“不是啊只有进化反复导致报春花和亚麻籽物种的花朵出现类似的变异,它也依赖于类似的基因解决方案来实现这一成就,”该研究的第一作者、斯德哥尔摩大学的学生Juanita Gutiérrez-Valencia博士说。Sexual Organs of Fine Flax

细麻的两种花,Linum tenue,在性器官的长度上是相互不同的。上面的面板显示了整个花,而下面的部分显示了花内的生殖结构,箭头表示男性和女性的性器官。信贷:胡安妮塔Gutierrez-Valencia

这些发现为进化的非凡力量提供了新的见解,以寻找趋同的解决方案来应对广泛的适应性挑战,如开花植物需要异花授粉。

“最终,Distyly是一种有效的交叉授粉机制。考虑到气候变化以及植物和昆虫传粉者所面临的挑战,了解授粉机制在今天尤为重要,”Tanja Slotte教授说。

参考文献:“Linum diyly表基因的基因组分析揭示了分子水平上的趋同进化”,2022年9月9日,《当代生物学》。DOI: 10.1016 / j.cub.2022.08.042