一個(gè)新的向日葵家族樹揭示了花的對(duì)稱性獨(dú)立進(jìn)化了多次。向日葵科的葵新一種，具有或不具有雙側(cè)花對(duì)稱性。家譜揭示北京外圍（外圍經(jīng)紀(jì)人) 外圍空姐（電話微信181-2989-2716）高端質(zhì)量，滿意為止菊花（左上）和青蒿（右上）是花朵來(lái)自同一部落的親緣關(guān)系密切的物種；前者有兩側(cè)對(duì)稱的花（射線），而后者沒(méi)有。對(duì)稱的多向日葵部落的重起Rudbeckia hirta（左下）有兩側(cè)對(duì)稱的花，而Eupatorieae部落的向日Eupatorium chinense（右下）沒(méi)有；這兩個(gè)部落是密切相關(guān)的群體。向日葵（中心）的葵新花朵兩側(cè)對(duì)稱（外排的大花瓣?duì)罨ǘ洌瑳](méi)有對(duì)稱（內(nèi)排的家譜揭示小花）。來(lái)源：uux.cn/張國(guó)進(jìn)，花朵馬實(shí)驗(yàn)室，對(duì)稱的多北京外圍（外圍經(jīng)紀(jì)人) 外圍空姐（電話微信181-2989-2716）高端質(zhì)量，滿意為止賓夕法尼亞州立大學(xué)
（神秘的重起地球uux.cn）據(jù)賓夕法尼亞州立大學(xué)（Sam Sholtis）：根據(jù)一項(xiàng)新的分析，向日葵家族樹揭示了花對(duì)稱性在這個(gè)大型植物家族的向日成員中獨(dú)立進(jìn)化多次，這一過(guò)程被稱為趨同進(jìn)化。葵新由賓夕法尼亞州立大學(xué)的家譜揭示一位生物學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組解析了家譜中更多更精細(xì)的分支，深入了解了向日葵家族——包括紫苑、雛菊以及生菜和洋薊等糧食作物——是如何進(jìn)化的。
一篇描述分析和發(fā)現(xiàn)的論文發(fā)表在《植物通訊》雜志上，研究人員表示，這篇論文可能有助于識(shí)別有用的性狀，從而選擇性地培育出更理想的植物。
“聚合進(jìn)化描述了不同物種中看似相同特征的獨(dú)立進(jìn)化，比如鳥類和蝙蝠的翅膀，”賓夕法尼亞州立大學(xué)埃伯利科學(xué)學(xué)院生物學(xué)教授、Huck植物繁殖發(fā)展與進(jìn)化主席、研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人馬說(shuō)。“這可能會(huì)使人們很難通過(guò)比較兩個(gè)物種的特征來(lái)確定它們的親緣關(guān)系有多密切，因此，基于DNA序列的詳細(xì)家譜對(duì)于了解這些特征是如何以及何時(shí)進(jìn)化的至關(guān)重要。”
例如，向日葵頭實(shí)際上是由多個(gè)小得多的花組成的復(fù)合體。雖然頭部通常是徑向?qū)ΨQ的——它可以像海星或餡餅一樣在多個(gè)方向上分成兩半——但單個(gè)花朵可以有不同形式的對(duì)稱。根據(jù)這項(xiàng)新的研究，在進(jìn)化史上，向日葵的雙側(cè)對(duì)稱性——只有一條線將花分成兩半——已經(jīng)進(jìn)化并多次獨(dú)立消失。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種趨同進(jìn)化可能與花調(diào)控基因CYC2的拷貝數(shù)和表達(dá)模式的變化有關(guān)。
研究人員解釋說(shuō)，近年來(lái)，通過(guò)廣泛使用轉(zhuǎn)錄組建立了一組相關(guān)物種的許多家譜，轉(zhuǎn)錄組是一個(gè)物種表達(dá)的基本上所有基因的遺傳序列。轉(zhuǎn)錄組比一個(gè)物種的高質(zhì)量全基因組序列更容易獲得，但制備仍然困難且成本高昂，并且需要新鮮的植物樣本。為了增加可供比較的物種數(shù)量，研究小組轉(zhuǎn)向了低覆蓋率的基因組序列，這些序列是通過(guò)一種稱為基因組撇除的過(guò)程產(chǎn)生的，相對(duì)便宜且易于制備，即使是從干燥的植物樣本中制備。
馬說(shuō)：“為了獲得一個(gè)物種的準(zhǔn)確全基因組序列，必須多次讀取或覆蓋其DNA字母表中的每個(gè)字母，以最大限度地減少錯(cuò)誤。”。“為了構(gòu)建家譜，我們?cè)谶@篇論文中表明，我們可以使用覆蓋率較低的基因組序列。這使我們能夠增加分析中的物種數(shù)量，進(jìn)而使我們能夠解析向日葵家譜上更多更精細(xì)的分支。”
該團(tuán)隊(duì)使用了公開可用的和新生成的轉(zhuǎn)錄組的組合，以及大量新獲得的脫脂基因組，共有706個(gè)物種，代表來(lái)自向日葵科的16個(gè)亞科、41個(gè)部落和144個(gè)亞族。亞科是科的主要分支，而部落和亞族可以包含一個(gè)或多個(gè)屬，這是物種之上的分類級(jí)別。
馬說(shuō)：“以前版本的向日葵家譜已經(jīng)建立了大多數(shù)亞科和許多部落之間的關(guān)系，這些亞科和部落相當(dāng)于一棵樹的主要分支。”。“隨著樣本量的增加，我們能夠在亞種和屬的水平上分辨出更多較小的樹枝和細(xì)枝。這棵分辨率更高的樹使我們能夠重建花朵對(duì)稱等特征在何時(shí)何地進(jìn)化，這表明雙側(cè)對(duì)稱一定是獨(dú)立進(jìn)化了很多次的。”
該團(tuán)隊(duì)還研究了向日葵花發(fā)育相關(guān)基因的分子進(jìn)化。他們發(fā)現(xiàn)，其中一個(gè)基因CYC2在每個(gè)物種的基因組中都有多個(gè)拷貝，在花兩側(cè)對(duì)稱的物種中被激活，這表明它可能是這種特征趨同進(jìn)化的分子基礎(chǔ)的一部分。為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以量化CYC2基因在不同對(duì)稱類型物種花朵中的表達(dá)。
馬說(shuō)：“我們的分析表明，CYC2的表達(dá)與花的對(duì)稱性之間有著明確的關(guān)系，這表明這些基因在各種向日葵物種中的使用方式的變化可能與該家族中觀察到的趨同進(jìn)化有關(guān)。”。“向日葵科是最大的兩個(gè)開花植物科之一，共有28000多個(gè)物種，其中包括許多具有重要經(jīng)濟(jì)意義的農(nóng)業(yè)和園藝物種。了解這些物種之間的親緣關(guān)系，使我們能夠確定它們的特征是如何以及何時(shí)進(jìn)化的。這些知識(shí)還可以用于從親緣關(guān)系密切的野生物種中識(shí)別出有用的特征，這些特征可以培育成馴化物種。”
除了馬，研究團(tuán)隊(duì)還包括賓夕法尼亞州立大學(xué)的張國(guó)進(jìn)；楊俊波、蔡潔、張志榮和高連明在昆明植物研究所；張彩飛在武漢植物園和中國(guó)武漢的中非聯(lián)合研究中心；焦伯涵、高天剛在北京植物多樣性與特種作物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；和得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的Jose L.Panero。