Новый набор зондов раскрывает эволюционную историю второй по разнообразию группы наземных растений

Международная исследовательская группа проекта «Genealogy of Flagellate Plants» (GoFlag) поставила амбициозную цель — реконструировать 470-миллионную историю одной из самых разнообразных групп наземных растений.

В своей первой публикации в журнале Applications in Plant Sciences учёные сообщили об успешной разработке 451 ядерного зонда для обогащения целевых участков. Эти зонды соответствуют коротким, вариабельным локусам.

Создав стандартный набор общедоступных зондов, проект GoFlag стремится предоставить исследователям по всему миру инструмент для изучения эволюционных связей в группе, насчитывающей более 30 000 современных видов, включая папоротники, плауновидные, мохообразные и голосеменные.

Все эти растения, хотя и отдалённо родственные, имеют подвижные сперматозоиды, зависящие от воды для оплодотворения. Они были первыми растениями, заселившими сушу, и на протяжении более 300 миллионов лет оставались единственными наземными растениями на Земле.

«Наша главная надежда — что эти новые данные помогут "вырастить" древо жгутиковых наземных растений, — сказал Гордон Берли, руководитель проекта. — Наш набор зондов поможет включить в анализ огромное количество слабо изученных, а во многих случаях ранее не исследованных таксонов».

Более 20 соавторов участвовали в сборе образцов, а основная команда разработала набор зондов и провела первичную оценку его эффективности, построив филогенетическое дерево для репрезентативной группы видов.

Ключевые особенности нового набора зондов:

• Ядерное происхождение: Зонды кодируют ядерную ДНК. Поскольку ядерные гены у многих таких растений наследуются от обоих родителей, набор можно использовать для идентификации гибридов и сложных эволюционных паттернов.
• Низкое число копий: Зонды являются одно- или мало-копийными, что критически важно для групп вроде папоротников с высоким уровнем дупликации генома. Это позволяет избежать амплификации нескольких копий гена у одной особи.
• Высокая вариабельность: Зонды не только соответствуют вариабельным локусам, но и позволяют восстановить прилегающие участки последовательности, которые часто ещё более изменчивы. Это даёт потенциал для разрешения как глубоких древних ветвлений, так и недавних быстрых диверсификаций.

С завершением разработки набора зондов команда GoFlag и всё сообщество систематиков растений приступают к построению филогенетических деревьев, которые будут включать тысячи видов и дополняться данными о признаках и ископаемых находках. Параллельно создаются интерактивные образовательные модули о биоразнообразии растений.

Предоставив набор зондов в свободный доступ, команда GoFlag создала основу для непрерывного совместного проекта — гибкий набор данных, к которому учёные из разных дисциплин могут добавлять информацию и в котором могут участвовать.