Откуда взялась клубника
Ученые нашли способ читать генетическую летопись растений — и это открытие меняет представление об эволюции клубники. Метод, использующий следы мобильных элементов в ДНК (также известных как «прыгающие гены» или транспозоны), позволил расшифровать историю гибридизации ягоды и выявил три древних этапа слияния геномов. Результаты исследования представлены в журнале Horticulture Research.
Реконструкция истории генома
Удвоение генома сыграло важнейшую роль в эволюции растений, способствуя появлению многих сельскохозяйственных культур. У аллополиплоидных растений наборы хромосом происходят от разных предков. Эти группы хромосом — субгеномы — продолжают эволюционировать и после гибридизации. Их идентификация позволяет понять, как проходила эволюции вида. Но традиционные методы исследования требуют сравнения ДНК растения с геномами его известных предков. Однако многие предковые виды вымерли или пока не найдены.
Исследователи из Министерства сельского хозяйства США сумели решить эту проблему. Они разработали метод, позволяющий реконструировать эволюцию сложных полиплоидных геномов, содержащих три или более набора хромосом. В основе подхода лежит изучение мобильных генетических элементов (ретротранспозонов), которые накапливаются в конкретных эволюционных линиях, сохраняя молекулярные свидетельства гибридизации. Применив свои наработки к культурной октоплоидной землянике (Fragaria × ananassa), они прояснили структуру ее субгеномов и выявили множественные следы древней гибридизации.
4 млн лет эволюции клубники
Ученые идентифицировали четыре субгенома клубники и обнаружили свидетельства трех последовательных аллополиплоидизаций, произошедших примерно 3,1–4,2 млн, 1,9–3,1 млн и 0,8–1,9 млн лет назад. Результаты подтвердили связи двух субгеномов с видами лесной земляники Fragaria vesca и Fragaria iinumae, но поставили под сомнение версию о дополнительных прародителях.
Naukatv.ru
«Мы показали, что мобильные генетические элементы играют роль внутренних эволюционных часов в геноме. Анализируя временную и пространственную динамику их активности, мы можем расшифровать историю вида, не опираясь на геномы его вымерших прародителей», — поясняют авторы работы.
Новый подход, позволяющий реконструировать эволюцию генома без известных предков, будет особенно ценен для изучения биоразнообразия и адаптации видов. Однако метод может найти широкое применение и в сельском хозяйстве: точная идентификация субгеномов облегчит селекцию важнейших культур со сложной историей гибридизации, таких как пшеница, хлопчатник и сахарный тростник.