红树林基因组测序

冲绳科学技术研究所研究生大学和伦敦大学学院的一组研究人员解码了木榄它是分布最广泛的红树林之一,属于红树林最丰富的家族根茎科. 新数据为红树林的表观基因组调控提供了新的见解,并更好地理解了植物对波动、恶劣自然环境的适应。

在日本冲绳主岛奥库比河沿岸的人口(左)和海边的人口(右)中,代表性的布鲁盖拉木诺西扎树。比例尺- 1米。图片来源:Miryeganeh等人,doi: 10.1111/nph.17738。

代表木榄日本冲绳主岛大久弥河沿岸的河边种群(左)和海边种群(右)中的树木。比例尺–1米。图片来源:Miryeganeh,内政部:10.1111/nph.17738。

红树林是地球上一个重要的生态系统,保护海岸线免受侵蚀,过滤水中的污染物,并作为鱼类和其他支持海岸生计物种的苗圃。

它们在对抗全球变暖方面也发挥着至关重要的作用,在特定地区储存的碳是雨林的四倍之多。

尽管红树林很重要,但它们正以前所未有的速度被砍伐,而且由于人类的压力和海平面上升,预计它们将在短短100年内消失。

“红树林是研究逆境耐受性背后分子机制的理想模型系统,因为它们能自然地应对各种压力因素,”该研究的第一作者、冲绳科技研究生院植物表观遗传学组的研究员马丁·米尔耶加内博士(martin Miryeganeh)说。

在对日本冲绳红树林的调查中,作者注意到木榄扎根于海边的树木与扎根于河上游的树木表现出显著的差异,那里的海水盐度较高。

冲绳科学技术研究所研究生大学植物表观遗传学系主任、该研究的资深作者Hidetoshi Saze教授说:“这些树有着惊人的不同:在靠近海洋的地方,树的高度约为1-2米,而在河的上游,树的高度高达7米。”。

“但矮树并不是不健康的,它们正常开花结果,所以我们认为这种改变是有适应性的,也许可以让受盐胁迫的植物投入更多的资源来应对恶劣的环境。”

在他们的研究中,科学家们对木榄发现它含有3.09亿对碱基对。

然后,他们鉴定了总共34403个基因——比其他已知红树林物种的基因组大得多。

这种巨大的尺寸在很大程度上是由于几乎一半的DNA是由重复序列组成的。

当研究人员检查重复DNA的类型时,他们发现超过四分之一的基因组由称为转座子或“跳跃基因”的遗传因子组成

“主动转座子是寄生基因,可以在基因组中“跳跃”位置,就像剪切粘贴或复制粘贴计算机功能一样,”萨兹教授说。

“随着更多的自身副本插入到基因组中,重复的DNA就会建立起来。”

然后研究小组检查了木榄的基因,包括转座子,在高盐度的海边地区的个体和上游盐度较低的微咸水域的个体之间存在差异。

他们还比较了在实验室中生长的红树林的基因活性,在两种不同的条件下,复制了海边和上游的盐度水平。

总的来说,无论是在海边还是在实验室高盐度条件下生长的个体中,参与抑制转座子活性的基因表现出较高的表达,而通常促进转座子活性的基因表现出较低的表达。

此外,当作者专门研究转座子时,他们发现DNA上的化学修饰降低了转座子的活性。

Miryeganeh博士说:“这表明应对盐胁迫的一个重要手段是沉默转座子。”。

科学家们还发现,植物中与逆境反应有关的基因活动也有所增加,包括那些在植物缺水时激活的基因。

基因活性也表明受胁迫的植物光合作用水平较低。

Saze教授说:“这项研究作为一个基础,为红树林如何在极端压力下调节它们的基因组提供了新的见解。”

“需要进行更多的研究来了解基因活动的这些变化如何影响植物细胞和组织内的分子过程,并可能在未来帮助科学家创造出能够更好地应对压力的新植物菌株。”

一个纸张研究结果发表在《华尔街日报》上新植物学家

_____

晨祷Miryeganeh新创基因组组装和自然表观基因组学揭示了盐诱导的红树林DNA甲基化木榄新植物学家,于2021年9月16日在网上发布;doi: 10.1111 / nph.17738

分享这个页面
广告