虽然拥有多于两套完整染色体可能会影响植物谱系的长期生存，但科学家们发现，这可能是某些进化现象的原因之一。
突变导致生物体获得额外的基因拷贝，实际上为其常规功能提供了冗余，使得某些拷贝能够以全新的方式进化和表达。
以东亚猪笼草为例，这种突变甚至可能微调了其捕捉猎物的能力，以满足其对“肉”的需求。
这是新研究的发现之一，该研究对草笼草(Nepenthes gracilis)的基因组进行了测序，草笼草是一种与捕蝇草、毛茛、甜菜和菠菜相关的食肉植物。
阿尔伯特是这项研究的共同资深作者，该研究于周四(11月23日)与德国维尔茨堡大学的Kenji Fukushima博士共同发表在《自然植物》杂志上。UB的其他贡献者包括生物科学教授Charlotte Lindqvist博士及博士生Emily carol和Michaela Richter。
阿尔伯特的工作得到了美国国家科学基金会的部分支持。
隐性亚基因组更易于功能改变
“吃人植物”的概念长期以来激发了我们的想象力，但猪笼草所需的食物却少得多。
它们通过特殊的壶状叶子捕捉昆虫，水罐底部充满消化液，淹没并分解猎物，释放出氮和磷酸盐等营养物质，使猪笼草能够在营养贫乏的环境中茁壮成长。
“植物食肉是一种寻找肥料的行为，”阿尔伯特表示。
在1992年的一项研究中，艾伯特和同事发现，尽管亚洲、澳大利亚和美国的猪笼草独立进化，但它们具有相似的特征。2017年的研究表明，这些物种选择了许多相同的古老蛋白质。
在这项新研究中，阿尔伯特和福岛的研究小组发现，亚洲猪笼草(Nepenthes)的特殊陷阱可能是由多倍体促进的。nepenthus的血统已经进化为食肉植物，因此重复的基因组可能改变了其捕获方式。
研究小组发现，Nepenthes在其二倍体状态下具有十倍体基因组，这在开花植物中几乎是前所未有的复杂结构，反映出拥有五个全基因组倍数或“亚基因组”。
研究小组发现，第五个亚基因组是“显性的”，与其他四个较老的“隐性”亚基因组相比，它保留了更多的基因拷贝，并以更高的水平表达它们。这是隐性亚基因组;不是占主导地位的-;它们可能携带更多的nepenthus专门食肉性的关键基因。
福岛表示：“占主导地位的亚基因组在维持基因功能的自然选择压力下表现出更大的影响力，而隐性亚基因组受功能保存的影响较小，因而在进化过程中变得更自由。”
Nepenthes的一些重复食肉基因最初可能是为了防御而进化的，最终成为它们的猎物。例如，帮助新戊草分解昆虫外骨骼的酶，最初是为了保护植物不被这些动物吃掉而进化的。
“这支Nepenthes家族并没有进化出新的基因来成为食肉动物，而是收集了已经存在的基因或工具包，”阿尔伯特说。
一种假说认为，多倍体对长期进化的影响可以忽略不计，因为拥有多重基因组的物种可能比只有两组染色体的人类等物种灭绝的速度要快。然而，这项研究的发现增加了证据，证明古代多倍体事件有时可以成为今天仍然可见的植物进化跳跃的基础。
发现了雌雄植物分离进化的证据
nepenthus是雌雄异株开花植物的一部分，雌雄异株开花植物只占开花植物种类的6%，这意味着每棵植物都能开出雄花或雌花。实际上，猪笼草是唯一的雌雄异株食肉植物。
阿尔伯特和福岛的研究小组还发现了基因组中一个男性特有的区域，包含三个可能负责控制性别差异的基因。其中一种被称为“绿叶”的基因是在花发育早期表达的关键基因，起着主要调节作用。
“绿叶似乎有一个复制的形式，并移动到Nepenthes的Y染色体区域，此后在其功能上分道扬镳。到目前为止，在开花植物中使用叶类是前所未有的，”阿尔伯特说。“叶类基因是整个开花植物的中心调节器，当通过基因工程人工添加或删除时，它将改变植物的开花时间。”
他补充说：“尽管我们现在有生物信息学的证据表明，绿叶基因是Nepenthes性别决定机制的关键基因之一，但要真正证明这一点，还需要在活的植物中进行进一步的研究。”
本文来自作者[书翠]投稿，不代表谷锐号立场，如若转载，请注明出处：https://guray.com.cn/zlan/202507-450.html
评论列表（4条）
我是谷锐号的签约作者“书翠”！
希望本篇文章《猪笼草的进化之谜：多倍体如何推动新功能的出现》能对你有所帮助！
本站[谷锐号]内容主要涵盖：国足,欧洲杯,世界杯,篮球,欧冠,亚冠,英超,足球,综合体育
本文概览： 虽然拥有多于两套完整染色体可能会影响植物谱系的长期生存，但科学家们发现，这可能是某些进化现象的原因之一。 突变导致生物体获得额外的基因...