基因組分析揭示了海草是如何征服海洋的。資料：uux.cn/自然植物（2024年）。組分征服DOI: 10.1038/s41477-023-01608-5
（神秘的析揭杭州外圍（杭州外圍女）微信189-4469-7302一二線(xiàn)城市外圍預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源地球uux.cn）據(jù)德國(guó)亥姆霍茲研究中心協(xié)會(huì)（邁克·尼古拉）：海草為全球最具生物多樣性但又最脆弱的沿海海洋生態(tài)系統(tǒng)之一提供了基礎(chǔ)。它們從大約1億年前的示海淡水祖先演化出三個(gè)獨(dú)立的譜系，是草何唯一完全沉入水中的海洋開(kāi)花植物。
遷移到這樣一個(gè)完全不同的海洋環(huán)境是一個(gè)罕見(jiàn)的進(jìn)化事件，絕對(duì)不容易。基因海草是組分征服怎么做到的？新的參考質(zhì)量基因組提供了與其保護(hù)和生物技術(shù)應(yīng)用相關(guān)的重要線(xiàn)索。
由比利時(shí)根特大學(xué)Yves Van de Peer教授、析揭荷蘭格羅寧根大學(xué)Jeanine Olsen教授、示海杭州外圍（杭州外圍女）微信189-4469-7302一二線(xiàn)城市外圍預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源德國(guó)基爾GEOMAR Helmholtz海洋研究中心Thorsten Reusch教授、草何意大利那不勒斯statzione Zoologica Anton Dohrn Gabriele Procaccini博士和美國(guó)加州伯克利聯(lián)合基因組研究所協(xié)調(diào)的海洋一個(gè)由38名研究人員組成的國(guó)際小組對(duì)三種最重要的海草物種進(jìn)行了基因組測(cè)序和分析
研究人員首先檢查了基因組結(jié)構(gòu)，然后比較了海草及其相關(guān)淡水親戚之間與結(jié)構(gòu)和生理適應(yīng)相關(guān)的基因基因家族和途徑。他們的組分征服發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然植物》雜志上，題為“海草基因組揭示古代多倍體和對(duì)海洋環(huán)境的析揭適應(yīng)?！?br>基于海草的生態(tài)系統(tǒng)提供多種功能和服務(wù)——例如保護(hù)海岸海景免受侵蝕，作為相關(guān)動(dòng)物和藻類(lèi)的生物多樣性熱點(diǎn)，以及由于其地下生物量的碳儲(chǔ)存能力而作為基于自然的氣候緩解解決方案。保護(hù)和恢復(fù)都是深入研究的領(lǐng)域，因?yàn)橛捎跉夂蜃兣推渌祟?lèi)影響，海草和珊瑚礁正在消失。
俗話(huà)說(shuō):“人多力量大?！笔紫龋芯柯?lián)盟對(duì)基因組本身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的進(jìn)化研究，然后對(duì)它們的2萬(wàn)多個(gè)基因和進(jìn)化成特定海洋適應(yīng)能力的相關(guān)途徑進(jìn)行了比較分析。
接下來(lái)，23個(gè)合作研究小組各自專(zhuān)注于不同的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)或功能基因組，包括它們的生理功能。一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是基因組適應(yīng)是平行發(fā)生的，還是獨(dú)立發(fā)生的，甚至可能涉及不同的基因組。
奧爾森教授指出，“海草經(jīng)歷了一系列極其罕見(jiàn)的適應(yīng)過(guò)程。在開(kāi)花植物的進(jìn)化史中，重新適應(yīng)淡水環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了200多次——涉及數(shù)百個(gè)譜系和數(shù)千個(gè)物種——而海草從它們的淡水祖先進(jìn)化而來(lái)只有三次——涉及84個(gè)物種。
“要做到這一點(diǎn)，需要特殊的生態(tài)耐受性，例如高鹽度、低光照、廣泛的溫度耐受性、水下光合作用的碳捕獲、不同的病原體防御、結(jié)構(gòu)靈活性和水下授粉?！?br>一個(gè)主要結(jié)果是海草能夠通過(guò)基因組復(fù)制啟動(dòng)激進(jìn)的適應(yīng)，這通常與嚴(yán)重的環(huán)境壓力有關(guān)。
“對(duì)三個(gè)獨(dú)立的海草譜系（包括淡水姐妹譜系）的比較揭示了大約8600萬(wàn)年前共有的古代全基因組三倍體。這非常令人興奮，因?yàn)楫?dāng)時(shí)海洋的大部分地區(qū)都沒(méi)有氧氣，這也是一個(gè)涉及三個(gè)血統(tǒng)的聯(lián)合事件，”教授范德皮爾博士說(shuō)。
此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，一些基因家族的保留和擴(kuò)增仍然可以通過(guò)保留的同線(xiàn)區(qū)塊追溯到這些早期復(fù)制事件，例如類(lèi)黃酮提供對(duì)紫外線(xiàn)輻射和真菌的保護(hù)，同時(shí)刺激固氮細(xì)菌的補(bǔ)充；用于應(yīng)對(duì)低氧沉積物的擴(kuò)展半胱氨酸氧化酶和與晝夜節(jié)律鐘相關(guān)的基因。
結(jié)果還表明，“跳躍基因”——轉(zhuǎn)座因子——在創(chuàng)造新的遺傳變異以供選擇時(shí)發(fā)揮了主要作用。這尤其適用于龜鱉和海洋平甲藻的大型基因組。
該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)適應(yīng)是趨同的結(jié)果。這主要適用于在水下、高鹽度的海洋環(huán)境中變得多余或有害的性狀。氣孔基因的缺失——葉片表面的小孔提供了與大氣的氣體交換——揮發(fā)物基因的缺失以及抵御病原體和耐受海洋熱浪（尤其是熱休克因子）的信號(hào)傳遞基因的缺失是“要么使用它，要么失去它”的令人信服的例子。
Procaccini博士解釋說(shuō):“很明顯，支持性途徑的微調(diào)起了主導(dǎo)作用，而不是基因承擔(dān)了主要的新功能。耐鹽性是一個(gè)很好的例子，在這個(gè)例子中，調(diào)節(jié)鈉、氯和鉀的多種過(guò)程效率更高。進(jìn)化的變化也為不同的物種提供了抵御不同環(huán)境的能力?！?br>Reusch教授總結(jié)道，“大多數(shù)生態(tài)上重要的功能都是復(fù)雜的性狀，涉及許多基因通過(guò)靈活途徑的相互作用。有了現(xiàn)在為關(guān)鍵海草開(kāi)發(fā)的基因組工具，我們可以開(kāi)始實(shí)驗(yàn)性地測(cè)試和操縱它們。這對(duì)于在涉及這里討論的許多條件的氣候變化情景下的恢復(fù)尤為重要?！?br>新的基因組資源將加速實(shí)驗(yàn)和功能研究，這些研究與海草生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型管理和恢復(fù)特別相關(guān)。他們是研究界的強(qiáng)大資源。