Новый метод отслеживает происхождение гибридов
Гибриды, имеющие хромосомы от двух или более родительских видов, распространены в природе и сельском хозяйстве. У некоторых видов, таких как клубника или золотая рыбка, эти хромосомы удваиваются — это состояние известно как аллополиплоидия.
В статье «Transposon signatures of allopolyploid subgenome evolution», опубликованной в Nature Communications, профессор Адам Сешн и профессор Даниэль Роксар описывают метод, позволяющий отследить происхождение геномов полиплоидного гибрида.
В отличие от предыдущих методов, требующих сравнения с родственными негибридными видами, новый метод позволяет определить различное происхождение, анализируя геномные паттерны в самом гибриде.
«Каждый предковый геном несёт уникальный набор повторяющихся элементов. Если мы находим в полиплоиде наборы хромосом с разными повторяющимися элементами, это доказывает гибридное происхождение и позволяет определить, какие хромосомы были унаследованы вместе от различных видов-предшественников», — объяснил Адам Сешн.
Метод был применён к хорошо изученным полиплоидным гибридам: табаку, хлопку и карповым рыбам (золотая рыбка, карп). Также с его помощью удалось прояснить спорное происхождение других гибридов, например, ложного льна и клубники.
«Мы можем определить предковое происхождение разных хромосом, просто изучая сам полиплоидный геном, и разделить хромосомы на наборы, или "субгеномы", унаследованные от различных предков. Кроме того, мы можем определить порядок, в котором эти геномы объединялись», — отметил Сешн.
Полиплоидия — дупликация геномов в гибриде, стабилизирующая его происхождение — гораздо чаще встречается у растений, чем у животных. Учёные впервые доказали, что золотые рыбки имеют те же дублированные последовательности генов, что и карп, а значит, общего гибридного предка.
- Тетраплоиды (хлопок) имеют четыре копии каждой хромосомы (по две от двух предков).
- Гексаплоиды (ложный лён) — шесть хромосом от трёх видов-родителей.
- Октоплоиды (клубника) — восемь копий, что в итоге означает четырёх предковых видов.
Гены, полученные от каждого родительского вида, эволюционируют в новом полиплоидном контексте: некоторые теряются, другие приобретают новые функции. Новое исследование показывает, что порядок, в котором виды-предки добавляются в формирующийся полиплоидный комплекс, может profoundly влиять на эти эволюционные процессы.
«Понимание эволюции полиплоидных геномов важно для всей области биологии растений. На этот процесс влияют многие важные культуры, такие как кукуруза, или перспективные культуры для биотоплива, например, мискантус. Мы надеемся использовать их геномную гибкость для выведения новых и улучшенных сортов», — заключил Сешн.