郁金香树揭示了祖先开花植物的线粒体基因组

2020-09-18 83被子植物

biomed Central的开放获取期刊BMC Biology上的研究发现,郁金香树揭示了祖先开花植物的线粒体基因组。郁金香树线粒体基因组的异常保护重新定义了我们对被子植物(开花植物)进化的解释。这个美丽的“分子化石”的突变率非常缓慢,这意味着自从恐龙在地球上漫游以来,它的线粒体基因组基本上保持不变。

研究背景

进化研究利用线粒体基因组来识别母体谱系,例如人类线粒体夏娃。在植物中,早期脱离主要进化分支的谱系缺乏基因组数据,使得研究人员无法重建基因组进化模式。

郁金香L. tulipifera原产于北美。它属于双子叶植物(有两片种子叶的植物)的一个更不寻常的类群,被认为是在流动植物进化的早期就发生了分化。

研究内容

美国印第安纳大学和阿肯色大学的研究人员通过对郁金香树的线粒体基因组进行测序,发现其线粒体基因组具有任何已知基因组中最慢的沉默突变率(不影响基因功能的突变率)。与人类相比,这一速度慢了2000倍——对于郁金香来说,人类一代人的基因组变化量需要5万年的时间。木兰树的速度更慢,同样的线粒体基因组变化需要13万年的时间。

郁金香树揭示了祖先开花植物的线粒体基因组

祖先的基因簇和tRNA基因被保存下来,郁金香仍含有许多在随后2亿年的开花植物进化过程中丢失的基因。事实上,一个tRNA基因不再存在于任何其他测序的被子植物中。

领导这项研究的杰弗里·帕尔默教授解释说:“郁金香树揭示了祖先开花植物的线粒体基因组。以郁金香树为指导,我们可以估计出祖先被子植物线粒体基因组包含41个蛋白质基因、14个tRNA基因、7个从叶绿体分离出来的tRNA基因,以及700多个蛋白质编辑位点。基于这一点,似乎基因组已经或多或少地被冻结了数百万年。”

引用

BioMed Central Limited. "Tulip tree reveals mitochondrial genome of ancestral flowering plant." ScienceDaily. ScienceDaily, 15 April 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/04/130415100010.htm.

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