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首个蕨类植物基因组测序完成?

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蕨类植物是地球上最多样化的植物种群之一,也是仅有的没有完成基因组测序的主要植物种群。2018年7月18日,美国康奈尔大学研究人员在《自然-植物》期刊上发表了其完成蕨类植物基因组测序的结果。

蕨类植物的基因组较大,可以拥有多达720对染色体,包含多达1480亿个碱基对的DNA序列(Gb)。相比之下,第一个完成基因组测序的植物——拟南芥(Arabidopsis thaliana)只有5对染色体,基因组大小为0.135 Gb。

研究人员选择了两种基因组较小的蕨类植物Azolla filiculoides(0.75 Gb)和Salvinia cucullata(0.26 Gb)进行测序。这两种蕨类植物都具有非常有趣的特征。例如,Azolla被认为在数千万年前对降低地球温度发挥了重要作用。大约在5000万年前,Azolla覆盖了北极的海域,从大气中清除了大量二氧化碳,使极地温暖的温室地球变成了如今极地冰雪覆盖的模样。Azolla还可以用作水稻田中的“绿肥”,它含有固氮微生物,可以从大气中捕获氮元素。与其他大部分植物-微生物共生关系不同,Azolla整个生命周期都与固氮蓝藻相关,且当其繁殖时会将共生菌从亲代传给子代。该研究小组鉴定了几个Azolla与共生菌相互作用的基因。

蕨类植物也善于抵御昆虫。研究人员鉴定了S. cucullata中编码杀虫蛋白的基因,发现这些基因并不是由植物祖先进化而来,而是来自细菌。这说明基因可以在生物体之间自然迁移。

未来,蕨类植物学家还希望对其他蕨类植物的基因组进行测序,并解开蕨类植物更多的秘密。