Genomický výzkum odhaluje evoluční tajemství banyanového stromu a vosy, které se s ním vyvinuly

Strom banyan ficus macrocarpa vytváří vzdušné kořeny, které mu dodávají jedinečný vzhled. Nový výzkum odhaluje genomové změny, které umožňují stromu produkovat kořeny odvozené z jeho větví. Uznání: Foto: Gang Wang

Banyanský fíkovník Ficus micro kapr Známý svými vzdušnými kořeny, které vyrážejí z větví a nakonec dosáhnou země. Strom má také jedinečné spojení s vosou, která se s ním vyvinula, a je jediným hmyzem, který ji může opylovat.

V nové studii vědci identifikují oblasti v genomu banyanského fíku, které podporují rozvoj jeho neobvyklých vzdušných kořenů a zlepšují jeho schopnost signalizovat boj vosy.

Studie publikovaná v časopise buňka, Také identifikuje oblast, která určuje pohlaví v souvisejícím fíkovníku, Ficus hisspida. Kontrast F. microcarpa, Který vytváří vzdušné kořeny a nese samčí i samičí květiny na stejném stromu, F. hispida Produkuje odlišné mužské a ženské stromy bez vzdušných kořenů.

Pochopení evoluční historie Ficus Jejich druhy a vosy jsou důležité, protože jejich schopnost produkovat velké plody na různých stanovištích z nich dělá základní kámen ve většině tropických lesů, uvedl Ray Ming, profesor rostlinné biologie na University of Illinois, Urban-Champagne, který studii vedl. S Jin Chen z Čínské akademie věd. Je známo, že fíky podporují nejméně 1 200 druhů ptáků a savců. Fíkovníky patřily k nejranějším domestikovaným plodinám a jsou považovány za posvátné symboly v hinduismu, buddhismu a dalších duchovních tradicích.

Ray Ming

Ray Ming, profesor biologie rostlin na Urbana-Champagne University v Illinois, vedl genomickou studii banyanového stromu, ficus macrocarpae a jeho klíčového opylovače. Uznání: Foto: L. Brian Staufer

Vztah fíků a vos také představuje zajímavou vědeckou výzvu. Tvary těla a velikost vos se přesně shodují s tvarem fíkovníku a všechny druhy fíků vytvářejí jedinečný parfém, který přitahuje jeho specifický boj s vosy.

Abychom lépe porozuměli tomuto evolučnímu vývoji, analyzovali Ming a kolegové genom dvou druhů fíků spolu s genomem vosy, která opylovala banyan.

“Když jsme sekvenovali genom stromů, našli jsme více segmentových duplikací v genomu banyanového stromu než v F. hispida„Fík bez vzdušných kořenů,“ řekl Ming. „Tyto replikované oblasti tvoří asi 27% genomu.“

Duplikace zvýšily počet genů zapojených do syntézy a transportu auxinů, což je typ hormonu, který podporuje růst rostlin. Replikované oblasti také obsahovaly geny podílející se na imunitě rostlin, výživě a produkci těkavých organických sloučenin, které signalizují opylovačům.

„Hladina auxinu ve vzdušných kořenech je pětkrát vyšší než u majitelů stromů se vzdušnými kořeny nebo bez nich,“ řekl Ming. Zdá se, že úrovně zvýšení auxinu vyvolaly produkci kořenů ze vzduchu. Replikované oblasti také zahrnují geny, které kódují světelný receptor, který urychluje produkci auxinu.

Když zkoumali genom fígové vosy a porovnávali jej s genomy jiných příbuzných vos, vědci si všimli, že vosy chrání a uchovávají geny pro receptory pachů, které detekují stejné páchnoucí sloučeniny, které produkují fíkovníky. Vědci uvádějí, že tyto genomové podpisy jsou známkou společného vývoje mezi fíkovníky a vosami.

Ming a kolegové také objevili specifický gen chromozomu, který je exprimován pouze v samčích rostlinách F. hispida A tři další druhy fíků, které produkují oddělené samčí a samičí rostliny, což je stav známý jako odnětí.

„Tento gen byl v binokulárním genomu dvakrát zdvojnásoben, což rostlinám poskytlo tři kopie genu Ficus Druhy, které mají samčí a samičí květiny na jedné rostlině, mají pouze jednu kopii tohoto genu, “řekl Ming.„ To silně naznačuje, že tento gen je dominantním faktorem ovlivňujícím určování druhů. “

Odkaz: „Genom banyanového stromu a opylující vosa poskytují poznatky v koalici fíkovitých vos“ “Shingtan Zhang, Gang Wang, Shengchang Zhang, Shui Chen, Yabin Wang, Ping Won, Xiaokai Ma, Yan Xi Roy Chi, Yang Yang, Jenyang Liao, Jing Lin, Jishan Lin, Shioming Shu, Shuikun Chen, Xindan Shu, Fang Deng, Liahu Zhou, Yi-Lun Li, Rong Wang, Xiao-Yong Chen, Yang-Rong Lin, Jizen Zhang, Haibao Tang, Jin Chen a Ray Ming, 8. října 2020, buňka.
DOI: 10.1016 / j.cell.2020.09.043

Ming je pobočkou Carl R. Woz Institute of Genomic Biology na A. University. Tato studie podpořila Fujianská zemědělská a lesnická univerzita, Národní vědecká nadace a Čínská národní vědecká nadace.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kampaň NASA SnowEx kopání hluboko v roce 2021

Měření sněhu se může zdát jednoduché, ale každé prostředí představuje pro přístroje jedinečné výzvy. Například sněžení v lesích se zachytává na větvích nebo...

Agresivní tržní model vývoje energie z jaderné syntézy

Koncept ARC Fusion Pilot Plant byl vyvinut na MIT, aby demonstroval potenciál vysokoteplotních supravodivých magnetů pro nastavení hodnoty rychlosti fúzní energie և. Půjčka:...

Sekvence 64 úplných lidských genomů k zachycení lepší genetické rozmanitosti

Struktura genomu. Zápočet: NIH Sekvence 64 lidských genomů poslouží jako nový odkaz na genetické modifikace a predispozici k lidským chorobám Vědci z University of Maryland...

LSD může nabídnout udržitelnou léčbu úzkosti a jiných duševních poruch

McGill studoval krok v porozumění mechanismu vlivu psychedelik na mozek a potenciálu pro terapeutické použití. Vědci z McGill University poprvé objevili jeden z možných mechanismů,...

Nenechte si ujít příští úplněk – sníh, bouře a hladový měsíc

Uznání: NASA / Bill Dunford Příští úplněk je měsíc se sněhem, bouří a hladem; měsíc během svátků svátku Puim; festival čínských luceren; Magha Purnima a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.