Геном водяной лилии пролил свет на эволюцию цветковых растений

Международная команда исследователей использовала технологию высокопроизводительного секвенирования следующего поколения для считывания генома и транскриптома водяной лилии Nymphaea colorata. Работа поможет лучше разобраться в ранней эволюции цветковых растений. Статья об открытии была опубликована в журнале Nature.

«Водяные лилии вдохновляли художников, таких как Клод Моне, благодаря своей красоте. Но они важны и для ученых из-за их положения у основания эволюционного дерева всех цветущих растений, — сказал Хонг Ма, один из авторов исследования и профессор биологии в Пенсильванском университете. — Я ранее внес свой вклад в секвенирование и анализ генома амбореллы — самой ранней ветви, отделенной от других цветковых растений. У нее отсутствуют большие красочные цветы и привлекательный цветочный аромат, но это растение все же стало предком значительной части цветковых. Мы были заинтересованы в геноме водяной лилии, чтобы понять, как у амбореллы появились характерные для всех цветковых признаки».

Эволюционное сравнение генома водяной лилии с геномами амбореллы, других покрытосеменных и нескольких голосеменных — группы растений с семенами, которые не дают цветков — подтвердило положение амбореллы, которая имеет некоторые признаки голосеменных, и как самая ранняя из ныне живущих покрытосеменных отделена от других цветковых растений.

Исследователи использовали молекулярное датирование, чтобы оценить, когда произошло отделение семейства водяных лилий (Nymphaeaceae) от других семейств родственных водных растений. Оказалось, что это случилось где-то между 147 и 185 миллионами лет назад, когда по земле бродили динозавры. У исследуемого растения обнаружилось множество генов родственных видов, в том числе и ответственные за развитие цветка.

Исследовательская группа также проанализировала гены в геноме водяной лилии, которые, вероятно, важны для синтеза молекул, обладающих привлекательным цветочным запахом и обеспечивающих окраску цветка. Авторы выявили массивное расширение числа генов, участвующих в биосинтезе цветочного аромата у водяных лилий. Эти гены, по-видимому, эволюционировали параллельно и у других покрытосеменных. Ученые также проанализировали экспрессию генов, участвующих в окраске цветков между двумя видами водяной лилии, определив ключевые белки, ответственные за ее синие лепестки.

«Полный геном водяной лилии позволяет нам исследовать эти важные черты в цветущих растениях и особенно среди садовых, — сказал Ма. — Вполне вероятно, что ярко окрашенные цветы и цветочный аромат развились в результате взаимодействия с опылителями, и такие цветы в конечном итоге чрезвычайно важны для развития цветущих растений. Идентификация ключевых генов, отвечающих за голубой цвет лепестков водяных лилий имеет важное значение для селекции сортов этих растений».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.