Различия в эволюции геномов кукурузы и сои

Исследование Университета Пердью показало, что, несмотря на произошедшие у кукурузы и сои 5–13 млн лет назад дупликации геномов, эти процессы шли по-разному.

Учёные Деймон Лиш и Цзяньсинь Ма изучали эволюцию геномов этих важнейших сельскохозяйственных культур. Они выяснили, что механизмы дупликации (создания множественных копий генов) и последующих изменений у растений различаются.

Разный механизм дупликации

• У кукурузы дупликация, вероятно, произошла в результате скрещивания двух родственных видов трав. Один из объединившихся геномов стал доминирующим и терял избыточные гены значительно медленнее второго.
• У сои гены терялись с обоих геномов с одинаковой скоростью. Это указывает на то, что дупликация произошла спонтанно, внутри собственного генома растения, а не в результате межвидового скрещивания.

Роль транспозонов в эволюции кукурузы

Ключевую роль в судьбе генов сыграли транспозоны ("прыгающие гены"). Растение подавляет их активность, чтобы избежать повреждения ДНК, но это может "заглушить" и соседние полезные гены.

У курузы гены, которые в итоге были утрачены, принадлежали к одному и тому же субгеному и имели рядом больше транспозонов, а также отличались более низким уровнем экспрессии.

"Если вы — ген, и рядом с вами есть "выключенный" транспозон, он может и вас "приглушить", — поясняет Деймон Лиш. — Данные по кукурузе показывают, что один из двух объединившихся геномов нёс больше таких затрат. Его гены экспрессировались слабее и со временем с большей вероятностью терялись".

Значение исследования

Понимание роли транспозонов в эволюции геномов помогает учёным увидеть, как растения идут на компромиссы в своей ДНК.

"Это даёт представление о том, как изменялись дуплицированные геномы и как эти изменения могли повлиять на фенотип растения, который мы наблюдаем сегодня, — говорит Цзяньсинь Ма. — Это может облегчить открытия в генных сетях при анализе агрономически важных признаков".

Исследование опубликовано в журнале The Plant Cell.