Банановая плантация в Африке. Представители семейства банановых — крупные травянистые растения с листьями, влагалища которых накрывают друг друга и формируют ложный стебель, благодаря которому растения выглядят как деревья.
Ученые восстановили предполагаемый хромосомный облик общего предка семейства банановых (Musaceae). Исследование показало: в глубокой эволюционной истории у него было 17 хромосом, а у современных представителей семейства осталось от 9 до 11. Результаты работы опубликованы в журнале Current Biology. Исследованием руководили специалисты Южно-Китайского ботанического сада Китайской академии наук вместе с учеными Сычуаньского университета и других организаций.
Для реконструкции ученые сначала получили чрезвычайно подробную, полностью собранную от теломеры до теломеры последовательность генома Musa exotica — декоративного банана, который относится к одной из ранних ветвей семейства. Сборка получилась с показателем contig N50 в 47,41 млн пар оснований.
Затем этот геном сопоставили с уже доступными геномами других представителей Musaceae. Так исследователи смогли реконструировать древний кариотип — набор хромосом предкового банана. И тут началось самое интересное.
Хромосомы не исчезли — они «перекроились»
Современные варианты с 11, 10 и 9 хромосомами, как выяснилось, возникали не независимо друг от друга. Их история начинается с предкового набора из 17 хромосом, который постепенно менялся из-за нескольких типов перестроек ДНК.
В частности, исследователи выявили взаимные транслокации, соединение концов хромосом и так называемые вложенные слияния. Проще говоря, эволюция не столько выбрасывала генетические «страницы», сколько перекраивала и объединяла их.
Графический экстракт исследованияПолучившаяся последовательность изменений хорошо совпала с родословными, построенными по ДНК. Это дало ученым дополнительное подтверждение того, как развивались основные линии семейства банановых.
Всего в семействе сегодня насчитывается около 80 видов. Культурные бананы особенно интересны ученым потому, что их в основном размножают вегетативно. Из-за этого генетическое разнообразие современных сортов невелико, а значит, они могут оказаться уязвимыми перед опасными болезнями.
Именно поэтому дикие родственники бананов представляют особую ценность: в их геномах могут сохраняться варианты хромосом, генов и признаков, которые пригодятся для будущей селекции.
Цвет банана тут ни при чем. А вот его «юбочка» — даже очень
Исследователи пошли дальше и проверили, связаны ли хромосомные перестройки с окраской прицветников — специализированных листьев, окружающих цветок или соцветие. Оказалось, что участки, где происходили хромосомные перестройки, заметно обогащены генами, участвующими в синтезе и регуляции антоцианов. Среди них — CHS и F3H, а также регуляторные факторы MYB и bHLH.
Анализ активности генов в прицветниках разных цветов показал согласованную работу нескольких ключевых генов, включая CHS, CHI, F3'5'H и ANS. Различия в окраске в основном были связаны с регуляцией активности генов, а не просто с увеличением или уменьшением количества их копий.
Соцветия и красочные прицветники банана Musa exotica в оранжерее Южно-Китайского ботанического сада, Гуанчжоу, Китай. Фото: Fu NingТаким образом, история хромосом помогает объяснить и то, почему декоративные бананы могут отличаться цветом своих прицветников. За внешним эффектом, который легко принять просто за причуду природы, скрывается сложная перестройка геномной «архитектуры».
Это исследование связывает структурные изменения хромосом с различиями в окраске прицветников и дает новый взгляд на генетическую основу этого признака.Ван Синьфэн
Любопытный материал Hi-Tech Mail «Банановый апокалипсис» был посвящен уязвимости популярного сорта Кавендиш перед фузариозным увяданием и поиску генетических решений проблемы.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
