От лугов полевого цветка до лесов красного дерева к альпийским трясинам разнообразие цветковых растений раздается как одно из больших достижений развития. Анализ генов больше чем дюжины видов растений теперь показал, что эта разновидность была начата 320 миллионов лет назад и получила дальнейший удар 120 миллионов лет спустя. Эти «большие взрывы» в развитии растения произошли, когда геномы древних растений дублировали, обеспечивающее огромное количество новых генов, которые могли взять новые функции и привести к новым чертам.Генетики давно знали об этом, новые черты часто требуют новых генов, но остатки вопроса, где новые гены происходят.
На растениях они могут произойти из полиплоидии, процесса, в котором семена, через причуду в делении клетки, заканчивают дополнительную копию их ДНК. У позвоночных животных полиплоидия имеет тенденцию быть летальной, но растения могут сделать очень хорошо со всем этим дополнительным генофондом. В конечном счете некоторые являемые точной копией гены исчезают, но другие остаются, изменяясь в течение долгого времени и потенциально беря на себя новые роли.Клод dePamphilis, эволюционный биолог в Университете штата Пенсильвания, университете Парк и его коллеги хотел проследить историю дублирований генома на растениях.
Таким образом, они искали те же дублированные гены в различных частях дерева растительного семейства. Если различные отделения разделяют семью дублированных генов, удвоение должно было произойти перед тем развитым отделением.Он и его коллеги изучили все дублированные гены на девяти растениях, геномы которых были упорядочены. Среди разновидностей был рис и сорго, представляющие одну современную группу цветковых растений, названных однодольными растениями.
Исследователи также изучили папайю, огурец и виноград, представляющий намного более разнообразный eudicots, и мох и примитивное растение, названное lycophyte. Чтобы более глубоко изучить прошлое растений они также получили большие количества генов от нескольких рано возникающих цветковых растений, включая кувшинки и самый примитивный известный вид, Amborella, а также от нецветущих цветковых растений, таких как хвойные деревья, саговники и гинкго. Исследователи также определили, какой из тех генов был дублирован.
До сих пор самое старое дублирование генома, задокументированное для растений, произошло приблизительно 135 миллионов лет назад. Но dePamphilis и его бригада нашли очень убедительные доказательства двух намного более ранних дублирований. «Это – критическая масса данных, объединяющихся, который позволил», говорит Майкл Баркер, растение эволюционный биолог в Аризонском университете в Тусоне, не связанный с исследованием.Одно дублирование произошло 200 миллионов лет назад, непосредственно перед тем, как однодольные растения и eudicots возникли.
Другой имел место приблизительно 320 миллионов лет назад в предке цветковых растений, исследователи сообщают онлайн сегодня по своей природе.«Что они сделали, идентифицируется два новых события, ранее неописанные», говорит Баркер. «Это выдвигает на первый план ту полиплоидию, ясно имел долгую историю в формировании развития растений и их геномов».