Секвенувавши геном одноклітинної водорості, вчені дізналися, як рослини заселили сушу
Дослідники Корнелла секвенували і аналізували геном одноклітинної водорості, яка відноситься до найближчої лінії до наземних рослин і дає багато підказок про те, як водні рослини вперше заселили землю.
Про це пише журнал Cell.
Penium margaritaceum належить до групи прісноводних водоростей, званих харофітами, і зокрема до підгрупи, званої Zygnematophyceae, яка мала спільного предка з першими наземними рослинами близько 600 млн років тому. Щоб перейти від води до землі, перехід, який досі спантеличує вчених, рослини повинні були захистити себе від висихання і ультрафіолетового випромінювання, і їм доводилося розробляти нові способи, щоб підтримувати себе без плавучості, що забезпечується водою.
Дослідники виявили сліди всіх цих адаптацій в геномі Penium, що дозволяє зрозуміти механізми і генетику, необхідні раннім наземним рослинам.
"Ми майже нічого не знали про геноми безпосередніх предків наземних рослин. Тепер у нас є захоплююче розуміння останнього спільного предка водоростей і наземних рослин. І це дозволяє біологам виявляти походження їх молекулярних шляхів, систем розвитку та біологічних процесів і поміщати їх у контекст колонізації Землі способами, які раніше були неможливі", - розповів Джоселін Роуз, професор біології рослин у коледжі сільського господарства та наук про життя.
Хоча деякі водорості з групи харофітов розгалужені і виглядають як ранні наземні рослини, молекулярні дані показують, що загальний предок мав простішу філаментообразну форму.
Ця водорість живе на околиці прісної води і землі, в місцях проживання, які піддають його впливу періодів висихання і регідратації, і це, ймовірно, було ключовим фактором розвитку в давні часи.
Геном Penium містить багато повторюється і «сміттєвої» (некодуючої) ДНК, що створювало проблеми для дослідників. У підсумку вони витягли чистий набір ДНК з очищених ядер і інтегрували різні методи секвенування ДНК і програми збірки, щоб охопити весь геном. Вони також провели сучасне секвенування транскріптома (РНК), щоб доповнити секвенування генома і зрозуміти, які гени були включені і вимкнені різними стресами.
Одним з важливих результатів є те, що вчені знайшли флавоноїди, хімічні речовини, які можуть захистити від ультрафіолетового випромінювання. Раніше вважалося, що ці сполуки існують тільки на наземних рослинах. А тут були виявлені не тільки самі флавоноїди, а й частини шляху їх біосинтезу.
Дослідники також визначили гени, залучені в регуляторні системи і передачу сигналів гормонів, які раніше були виявлені тільки у наземних рослин, а також механізми, які перешкоджають висиханню рослин, включаючи утворення слизу.
Вони також виявили велику кількість генів, які сприяють біосинтезу і реорганізації клітинної стінки, необхідних для структурної підтримки.
Також читайте: