《Cell》榕树与黄蜂的基因组渊源

来源: 生物通 / 作者: 伍松 / 时间: 2020-10-10
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小叶榕(Ficus microcarpa),以其气生根而闻名。这棵树还与一种与它共同进化的黄蜂有着独特的关系。 在一项新的研究中,研究人员确定了小叶榕基因组中促进其气生根发育的区域,并增强了它向唯一的黄蜂传粉者发出信号的能力。

这项发表在《Cell》杂志上的研究还确定了与小叶榕沾亲的无花果树(Ficus hispida)的一个性别决定区域。无花果树没有气生根,而且分雌雄树。

伊利诺伊大学香槟分校的植物生物学教授 Ray Ming 说,了解热带榕属植物及其传粉者的进化史非常重要,它们能够在各种生境中结出硕大的果实,这使它们成为大多数热带森林的重要物种。他和中科院的 Jin Chen 共同领导了这项研究。无花果(fig)已知供养着至少 1200 种鸟类和哺乳动物,是最早的驯化作物之一,在印度教、佛教和其他精神传统中被视为神圣的象征。

无花果和黄蜂之间的关系也提出了一个有趣的科学挑战。黄蜂的体形和大小与无花果果实的形状和大小完全一致,每一种无花果都会产生一种独特的香味来吸引特定的黄蜂传粉者。

为了更好地了解这些进化过程,Ming 和他的同事分析了这两种热带榕属植物的基因组,以及为榕树授粉的黄蜂的基因组。

“当我们对榕树的基因组进行测序时,我们发现榕树基因组中的片段重复比没有气生根的无花果要多,这些重复区域约占基因组的 27%。”

这些重复增加了参与生长素合成和运输的基因数量,复制区域还含有与植物免疫、营养和挥发性有机化合物的产生有关的基因。

Ming 说:“气生根中生长素的含量比有没有气生根的树木高 5 倍。” 生长素水平的升高似乎引发了气生根的产生。复制区域还包含编码光受体的基因,这种光受体可以加速生长素的产生。

当他们研究无花果黄蜂的基因组并将其与其他相关黄蜂的基因组进行比较时,研究人员发现黄蜂保留并保存了气味受体的基因,这些气味受体能检测无花果树产生的相同气味化合物。研究人员报告说,这些基因组特征是无花果树和黄蜂共同进化的信号。

Ming 和他的同事们还发现了一个 Y 染色体特异基因,这种基因只在马齿苋和其他三种雌雄异株的无花果属植物的雄性植物中表达。

这个基因在雌雄异株的基因组中重复了两次,但是,在雌雄同株的榕树上却只有一个拷贝,这有力地表明,这种基因是影响性别决定的主要因素。”

原文检索:Genomes of banyan tree and pollinator wasp provide insights into fig-wasp coevolution

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