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基因組復制推動了物種的進化

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-11-01瀏覽次數:1451

許多野生和栽培植物由兩種不同物種的組合產生。這些所謂的多倍體物種的基因組通常由四條染色體組成 - 每個親本物種的雙染色體 - 因此其基因數量是原始物種的兩倍。大約50年前,進化生物學家推測這一過程推動了進化并導致了新的物種。然而,由于該基因組的大小和復雜性,很難在遺傳水平證明該理論。

進化生物學理論通過實驗證實

由蘇黎世大學(UZH)進化生物學和環境研究系的Timothy Paape和Kentaro Shimizu領導的國際研究小組現在能夠提供該理論的實驗證實。為此,來自瑞士和日本的科學家使用了擬南芥植物物種擬南芥(Arabidopsis kamchatica),它是搖滾音樂屬的一部分。他們對來自世界各地的25個不同個體和來自其親本物種的18個不同個體的多倍體物種的基因組進行了測序,以研究它們的自然遺傳多樣性。

由于最新技術,基因組測序

擬南芥(Arabidopsis kamchatica)是由兩種親本物種A. halleri和A. lyrata在65,000和145,000年前的自然雜交產生的。有4.5億個堿基對,基因組對于多倍體植物來說有點小,但它仍然非常復雜。利用最先進的測序方法和技術以及生物信息學工具,研究人員可以確定單株植物的基因序列。

除了備用拷貝,有利的基因突變

由于大量的遺傳信息,A. Kamchatica能夠更好地適應新的環境條件。 “通過這些結果,我們在分子遺傳水平上證明基因組重復可以對機體的適應性產生積極影響,”植物科學家Timothy Paape說。該基因的多個拷貝使植物能夠表現出有利的突變,同時保留了重要基因的原始拷貝。

驚人的廣泛傳播

兩親基因組對A. kamchatica的有用性可見于其較低和較高海拔的較寬分布 - 與其親本植物相比。它的棲息地范圍從臺灣,日本和俄羅斯遠東到阿拉斯加和美國太平洋西北地區。 “了解基因組和進化背景也有助于我們了解遺傳多樣性如何使植物適應不斷變化的環境條件,”Kentaro Shimizu說。最近發表的研究得到了蘇黎世大學從基因組學到生態系統大學研究重點倡議的支持。

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