Расшифровка генома священного лотоса проливает свет на его уникальные свойства

Священный лотос (Nelumbo nucifera) известен своей символикой чистоты и долголетия. Его семена могут сохранять жизнеспособность до 1300 лет, лепестки и листья отталкивают воду и грязь, а цветки вырабатывают тепло для привлечения опылителей.

В журнале Genome Biology исследователи сообщили о расшифровке генома лотоса, что позволило приблизиться к разгадке этих тайн. Сравнительный анализ показал, что из всех секвенированных на сегодня растений (их десятки) геном священного лотоса наиболее близок к геному предка всех эвдикотов — обширной группы цветковых растений, включающей яблоню, капусту, кактус, кофе, хлопок, виноград, дыню, арахис, тополь, сою, подсолнечник, табак и томат.

Линия растений, включающая священный лотос, образует отдельную ветвь на эволюционном древе эвдикотов и лишена характерной для большинства других членов этого семейства трипликации (утроения) генома, произошедшей около 100 млн лет назад. К такому выводу пришли учёные под руководством профессора Рэя Мина (Университет Иллинойса), Джейн Шен-Миллер (Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, прорастившей 1300-летнее семя лотоса) и Шаохуа Ли (Ботанический сад в Ухане).

• Роль дупликаций генома: Удвоение или утроение всего генома — важное событие в эволюции растений. Часть дублированных генов сохраняет исходную функцию, увеличивая продукцию белка, а часть со временем приобретает новые функции.

Исследователи обнаружили, что, хотя у лотоса нет древней трипликации, характерной для других эвдикотов, он пережил отдельное событие полной дупликации генома около 65 млн лет назад. При этом было сохранено около 40% дублированных генов.

Анализ показал, что сохранённые дублированные гены часто связаны с ключевыми для выживания лотоса признаками:

• Образование воскового покрытия, обеспечивающего гидрофобность и самоочищение.
• Адаптация к жизни в бедной минералами водной среде.

Кроме того, исследование выявило, что лотос имеет низкую скорость мутаций по сравнению с другими растениями. В сочетании с базовой структурой генома это делает его идеальным модельным растением-референсом для изучения всей группы эвдикотов.