研究发现十倍体猪笼草猪笼草的新基因进化

在最近的一项研究中，维尔茨堡植物学家KenjiFukushima领导的团队研究了肉食性猪笼草猪笼草的基因组结构，并展示了多倍体(细胞中拥有两组以上染色体的现象)如何促进进化创新。福岛是维尔茨堡朱利叶斯·马克西米利安大学(JMU)植物学I主席工作组的负责人。

该研究结果现已发表在《自然植物》杂志上。

追寻亚基因组优势

植物基因组以其复杂的结构而闻名，对具有多组染色体的多倍体基因组的研究使研究人员能够回答有关遗传学的深刻问题。布法罗大学的VictorAlbert教授表示：“我们的研究结果不仅提供了对猪笼草基因组适应性景观的重要见解，而且拓宽了我们对多倍体如何刺激新功能进化的理解。”阿尔伯特是该研究的共同高级作者。

一个核心问题涉及所谓的亚基因组优势机制，它影响多个染色体组上基因的保留和表达。

这个过程通常会产生一个基因更丰富的显性亚基因组。另一方面，隐性亚基因组会丢失基因。在他们的研究中，福岛和他的团队专注于以前未知的猪笼草基因组结构，并研究了亚基因组之间的复杂关系。

隐性亚基因组作为创新驱动力

利用现代高通量测序技术和生物信息学分析，研究人员能够识别热带猪笼草中的十倍体基因组结构，即一个细胞中有10组染色体。在此过程中，他们发现了亚基因组显性的明显特征，从而产生了一个显性亚基因组和四个隐性亚基因组。

“然而，有趣的是，事实证明隐性亚基因组富含新基因。这一令人惊讶的发现表明隐性亚基因组对植物的进化适应做出了重要贡献，”福岛说。对于定义诸如用于捕捉昆虫的猪笼草叶和雌雄异株(存在单独的雄性和雌性植物)等性状来说尤其如此。

在进一步的分析中，研究小组确定了隐性亚基因组上可以与这些独特性状相关的特定基因。一个有趣的例子是新发现的Y染色体上的雄性特异性基因，它可能在雌雄异体中发挥至关重要的作用。他们还发现了一组在捕虫笼中特异性表达的基因，这些基因可能有助于猪笼草食肉动物的进化。

在农业中的可能应用

除了研究细小猪笼草的遗传学之外，该研究还有助于人们普遍了解多倍体在进化中的作用以及新基因如何产生。获得的知识也可以应用于植物研究的其他领域，并提高我们对植物基因组以及植物如何形成复杂而新颖的性状的理解。此外，这些结果可以得出有关植物多样性和适应性的一般结论，并且可以为农业做出有价值的贡献。

“营养物质运输和繁殖的机制在那里特别令人感兴趣，”福岛解释道。该研究的结果有助于更好地了解这些过程，从而有助于可持续和高效的农业实践。

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