Новости

24 декабря, 2021 15:02

Предки риса и пшеницы разделились более 35 млн лет назад

Источник: ТАСС
Сравнив различия в структуре и количестве копий одного из ключевых генов злаковых культур, российские генетики выяснили, что примерно 35 млн лет назад произошло его удвоение и укорочение. Это разделило злаки на две группы, в одной из которых оказались предки риса и кукурузы, а в другой – пшеницы, ржи и ячменя. Результаты исследования опубликовал научный журнал BMC Plant Biology, кратко об этом пишет пресс-служба Российского научного фонда.
Источник: Пресс-служба РНФ

"Пока не очень понятно, зачем вообще было необходимо удвоение, если рис и кукуруза и другие злаки спокойно обходятся одним геном и процветают, занимая огромные площади. Загадкой остается и то, почему произошло укорочение. Ответ на эти вопросы поможет решить проблему избыточной ДНК злаков", – прокомментировал один из авторов исследований, заведующий лабораторией Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН (Новосибирск) Александр Вершинин.

Для многих злаковых культур характерен тройной, четверной или даже шестерной набор хромосом. Кроме того, в отличие от ближайших родственников, у некоторых их генов есть несколько дополнительных копий. Селекционеры полагают, что это улучшает плодовитость злаков и другие их свойства, однако общепринятого объяснения этому явлению пока нет.

Генетики под руководством Вершинина заинтересовались, как произошло удвоение одного из ключевых генов пшеницы и некоторых других злаковых культур – CENH3. Он отвечает за производство одного из белков-гистонов, который играет важную роль в "упаковке" ДНК в ядре клеток всех многоклеточных живых существ и в процессе их деления.

По количеству копий этого гена злаки можно разделить на две группы. В первую из них входят рис, кукуруза и их ближайшие родичи, обладают лишь одной копией CENH3, несмотря на то, что в прошлом они пережили удвоение числа хромосом. Другие злаки, такие как пшеница, ячмень и рожь, обладают двумя копиями CENH3.

Ученые сопоставили мелкие различия в структуре вариаций этого гена в ДНК разных видов злака и выяснили историю его появления. Также они узнали, когда разделились предки обеих групп этих растений. Первое событие, по оценкам Вершинина и его коллег, произошло около 50 млн назад, когда общий предок злаков приобрел первую вариацию гена CENH3 в результате слияния трех других участков ДНК.

Первое удвоение этого гена произошло примерно 35 млн лет назад, в результате чего возникли две обособленные группы злаковых растений, у одной из которых две копии CENH3, а у другой – только одна. В ходе дальнейшей эволюции первой группы злаков активность каждой из  копий CENH3 не уменьшилась и ни одна из них не исчезла из генома, как это часто происходит в таких случаях. В результате лишь изменился характер работы одной из разновидностей гена: он начал производить укороченную версию белка.

Это радикально отличает представителей первой группы злаков от многих других растений, в частности, бобовых, в геноме которых две одинаковых копии CENH3. С чем связано укорочение одной из них в ДНК пшеницы и ее родичей, а также то, какую роль исполняет эта вариация гена, ученые пока не могут сказать. Они надеются, что узнают ответ на этот вопрос при дальнейшем изучении геномов злаков.

21 января, 2022
Биологи МГУ выяснили механизм полёта мельчайших жуков
Международная команда исследователей под руководством специалистов кафедры энтомологии биологическ...
18 января, 2022
Ученые выяснили, от чего зависит эффективность доставки лекарств в раковые клетки
С помощью везикул, отделяемых от мембран клеток, можно доставлять в раковые клетки уничтожающ...