Такие полиплоидные геномы содержат несколько комплектов хромосом, унаследованных от разных предковых видов. Но определить, как именно собирались эти геномы, особенно когда исходные предковые виды вымерли или неизвестны, ученым крайне трудно.
Специалисты Министерства сельского хозяйства США и партнерских институтов разработали новый метод расшифровки этих сложных генетических историй. Они использовали для расшифровки генома клубники в качестве «меток времени» особый тип мобильных фрагментов ДНК — ретротранспозоны с длинными концевыми повторами (LTR‑ретротранспозоны). Эти элементы за миллионы лет накапливаются в геноме не хаотично, а в характерных для каждой эволюционной линии паттернах, и тем самым сохраняют следы прошлых событий.
Традиционные подходы часто требуют сравнения полиплоидного генома с известными диплоидными предками. Проблема в том, что многие предковые виды либо вымерли, либо еще не идентифицированы. Транспозируемые элементы предлагают альтернативный источник информации.
Ученые разработали биоинформатический инструмент, способный реконструировать эволюционную историю сложных полиплоидных геномов без опоры на известные родительские виды. Прежде чем применить технику к клубнике, команда протестировала ее на хорошо изученных аллополиплоидных культурах, включая тефф и хлопок. В обоих случаях метод успешно различил известные субгеномы.
При применении к октоплоидной садовой клубнике (Fragaria × ananassa) метод идентифицировал четыре отдельных субгенома и обнаружил свидетельства трех последовательных событий аллополиплоидизации, произошедших примерно 3,1−4,2 миллиона лет назад, 1,9−3,1 миллиона лет назад и 0,8−1,9 миллиона лет назад. Результаты подтверждают близкие эволюционные связи между двумя субгеномами клубники и видами Fragaria vesca и Fragaria iinumae, одновременно ставя под сомнение предыдущие модели.
«Наша работа демонстрирует, как транспозируемые элементы могут функционировать в качестве эволюционных временных меток, встроенных в геномы растений, — отмечают авторы исследования. — Сосредоточившись на том, когда и где эти элементы расширялись, мы можем реконструировать историю генома даже при отсутствии сведений о геномах прямых предков культур».
Потенциальные сферы применения новой методики выходят далеко за пределы изучения происхождения клубники. Многие экономически важные культуры, в том числе, пшеница, хлопок и сахарный тростник, являются полиплоидами с не менее сложной эволюционной историей. Более точная идентификация субгеномов необходима для более эффективной селекции и улучшения сельскохозяйственных культур.
Ранее мы рассказывали о том, что большая часть нашей еды — загадка для науки.
Источник: hi-tech.mail.ru