Прочитан геном древнейшего из ныне живущих растений, лотоса, его эволюция оказалась уникальной - Гранит науки - 2013-05-24

Генетическую последовательность лотоса орехоносного (Nelumbo nucifera) определили ученые под руководством Рэя Мина (Ray Ming) из Университета Иллинойса (University of Illinois) и Института геномной биологии (Institute for Genomic Biology). Результаты опубликованы в журнале Genome Biology, среди авторов также Джейн Шен-Миллер (Jane Shen-Miller) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которой удалось прорастить лотос из 1300-летнего семечка, и Шаохуа Ли (Shaohua Li), директор Уханьского ботанического сада Китайской академии наук (Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences). Первый же взгляд на полученную последовательность убедил ученых в большой близости лотоса к предку всей группы двудольных цветковых растений. В то же время линия лотоса является отдельной ветвью на эволюционном древе двудольных: она избежала того утроения генома, которое констатируется при изучении других геномов этого семейства. "Полногеномные дупликации, то есть удвоение или утроение всего генетического обеспечения организма – это важные события в эволюции растений", отмечает Мин в сообщении на сайте Иллинойского университета. Некоторые из дуплицированных генов сохраняют свои исходные структуру и функцию, а потому организм производит больше контролируемых этими генами продуктов, например, какого-то белка. Другие постепенно принимают новый вид и приобретают таким образом новые функции. Если такие изменения для организма полезны, гены сохраняются, если вредны – они исчезают из генома.

"Многие культурные растения от геномных дупликаций выиграли, например, бананы, земляника, сахарный тростник, арбуз и пшеница", - отмечает один из авторов исследования Роберт ВанБурен (Robert VanBuren). Общая для большинства двудольных трипликация генома произошла 100 миллионов лет назад, и хотя у лотоса ее не было, у него имела место своя, сепаратная полногеномная дупликация около 65 миллионов лет назад, и, как сообщают исследователи, 40 процентов дуплицированных тогда генов сохранились до сих пор. Для ученых ценность дупликаций в том, что благодаря им они могут судить о специфических биохимических особенностях, которые обеспечивает сохранение этих преумноженных генов. Например, оказалось, что за образование воска, покрывающего листья лотоса и защищающего их от намокания, отвечают именно дуплицированные гены. Лотос отличается еще одной особенностью: у него, как у некоторых других растений, есть терморегуляция. Так, температура цветка лотоса сохраняется на уровне 30 градусов Цельсия даже при падении температуры окружающего воздуха до 10 градусов. Такая способность может быть полезна для шмелей-опылителей, которые ночуют в закрывшемся цветке. Изучение генома лотоса может объяснить механизм этого явления. Как показал первичный геномный анализ, изменения в дуплицированных генах у лотоса происходят медленно, скорость мутирования у него невелика по сравнению с другими растениями, а потому последовательность ДНК лотоса орехоносного может служить эталоном при анализе геномов других двудольных, считает доктор Мин. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества "Поиск".