Science：所有开花植物同类的基因组秘密

qwerzxcv2011

Science：所有开花植物同类的基因组秘密

据科学家们报告，代表最古老开花植物世系——一种有着乳白色花的小灌木——的单一物种的基因组序列终于被找到了，这让人们对开花植物是如何演化的提供了关键性的见解。研究当今地球上植物多样化的进化生物学家对无油樟（Amborella trichopoda）——该植物代表了被子植物系谱的第一个分支——感到特别着谜；这种带有花瓣的植物给所有开花植物（而不是像那些——如裸子植物——缺乏花瓣及其它被子植物特异性改变的植物）的演化铺平了道路。事实上，对无油樟DNA的分析一再地显示它位于或接近于开花植物系谱的基底部，但科学家们一直缺乏其完整的基因组序列——这是一种可通过与更多现代开花植物的基因组进行比较而帮助解释演化是如何影响我们当今所见的不同开花植物基因组的工具。
现在，据3项相关报告中的一篇指出，一组国际性的被称作无油樟基因组计划的作者首次提供了无油樟核基因组的综合序列。这使得这些科学家能够确定作为基本开花植物工具箱基础的基因；该小组发现了具有这种花卉祖先版本特异性的基因，它们中有许多与那些不开花植物的基因不同，从而提示这些特定的基因可能帮助了开花植物成功地实现了多样化。在第二则报告中，Danny W. Rice等人聚焦于无油樟的线粒体DNA，这是在该植物内的一个不同的基因组，它常常会比核DNA有着较少的改变。Rice及他的团队介绍了无油樟完整的线粒体基因组并显示，其很大部分是通过与其它生物——包括苔藓和绿藻——的水平基因转移而获得的。
这些生物体可能在数百万年前生活在与无油樟密切相关的地方，而文章的作者假设，线粒体基因组的融合是植物受伤的某种结果。最后，Srikar Chamala等人解释了一种荧光原位杂交技术是如何能够对这一大型、困难的植物基因组进行下一世代测序的。由Keith Adams撰写的一则《观点栏目》提供了额外的见解，凸显了无油樟基因组对研究人员研究世界各地开花植物基因系谱的功用。
    新华网洛杉矶１２月２１日电（记者郭爽）大约１．６亿年前，裸子植物由盛而衰时，被子植物（又称绿色开花植物）似乎快速占领了世界。这种植物界的“改朝换代”显得有些突然，也给强调生物进化渐变性的达尔文出了难题。他在１８７９年提出的这个“恼人之谜”，也让科学家们困惑了一个多世纪。
    不过，一种名为无油樟、开乳白色小花的小灌木，或许可以成为解谜的钥匙。由美国、中国等国科研人员组成的“无油樟基因组计划”研究小组在最新一期《科学》杂志上发表论文称，他们已成功绘制出无油樟的完整基因组图谱，首次解释了被子植物在基因上与其他植物的区别，这或许可以解开“恼人”的被子植物起源之谜。
    无油樟一直让科学家们着迷：它自成一目、一科、一属，只发现生长在南太平洋新喀里多尼亚的主岛，是已知被子植物中最早分化出来的一支。研究人员认为，正如了解极为原始的哺乳动物——鸭嘴兽的基因组，可帮助专家了解广大哺乳动物的进化初始过程一样，掌握无油樟的基因组可帮助科研人员了解众多被子植物的演变过程。
    研究人员指出，通过分析无油樟的基因组，可为约２亿年前“基因倍增事件”提供证据。这一事件为基因赋予了更多的进化可能性，有助于植物形成开花器官，从而驱动被子植物发展。
    研究人员将无油樟的基因组与其他植物进行比较后发现，无油樟的基因组“倍增”现象早于其他被子植物。在与开花有关的无油樟基因中，有四分之一是裸子植物不具备的，另外四分之三源自裸子植物和被子植物的共同祖先。这项研究还为“花朵的香味”、“结构复杂的种子”等被子植物其他特征的出现提供了进化线索。
    有趣的是，科研人员发现无油樟线粒体基因组庞大，拥有约３９０万个碱基对，包含大量外源线粒体ＤＮＡ，其中至少包含４个完整的来自绿藻和苔藓的线粒体基因组。
    这意味着其他物种的ＤＮＡ通过“水平基因转移”进入无油樟体内，融合为一个巨大的线粒体基因组。研究人员认为，上述绿藻和苔藓在数百万年前可能生活在与无油樟密切相关的地方，后来这些植物由于某些原因发生破损，导致其线粒体基因组奇妙地融合在一起。