Сравнительный анализ геномов американского и азиатского лотоса
Род Nelumbo (лотос) семейства Nelumbonaceae включает два современных вида: широко распространённый в Азии и северной Австралии N. nucifera Gaertn. и произрастающий в Америке N. lutea Pers. Оба вида имеют одинаковое число хромосом, но различаются морфологически (размер растения, форма листьев и лепестков, окраска цветков).
Исследовательская группа из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук и Фуцзяньского университета сельского и лесного хозяйства секвенировала геном американского лотоса и выявила возможные геномные основы окраски лепестков, термогенеза пестика и доместикации лотоса.
- Геном: Учёные собрали геном американского лотоса общей длиной 843 Мб, что примерно на 30 Мб больше, чем у азиатского лотоса сорта "China Antique". Сравнительный анализ показал высокий уровень синтении (сходства в порядке генов) между видами, которые разошлись около 13,86 млн лет назад.
- Окраска цветков: В лепестках азиатского лотоса обнаружены пять антоцианов, определяющих их цвет. У американского лотоса жёлтую окраску цветков обеспечивают каротиноидные соединения. Подтверждено, что у азиатского вида транскрипционный фактор NnMYB5 индуцирует биосинтез антоцианов, приводящий к красной окраске лепестков.
- Термогенез: Цветок лотоса способен поддерживать постоянную температуру 30–36 °C в течение двух-четырёх дней во время цветения. Повышенная экспрессия генов, кодирующих альтернативную оксидазу, разобщающие белки, а также белки метаболизма и транспорта сахаров, указывает на их вероятную роль в термогенезе. Этот процесс может играть важную роль в протогинии (созревании пестиков раньше тычинок) цветка.
- Доместикация: Популяционно-геномный анализ выявил глубокое расхождение между американским и азиатским лотосом. Также показано независимое одомашнивание у культурного азиатского лотоса признаков семян, корневищ и цветков.
Результаты исследования опубликованы в журнале The Plant Journal.