草类将基因从一个物种传递到另一个物种,但我们不知道是如何做到的

生活 2021年4月23日
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一些食物作物的特征可能是由于来自其他植物物种的DNA

约瑟夫Sedmak除

它是freecycling,但对于DNA来说。即使它们属于远端相关物种,草地常规将基因从一个植物中​​传递给另一个植物。

英国谢菲尔德大学的卢克·邓宁(Luke Dunning)说:“我们已经证明,横向基因转移在草类中是一个广泛存在的过程。”这一发现进一步证明,DNA可以从一个复杂的生物体转移到另一个复杂的生物体,而不仅仅是遗传,这对接受者有利。

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生物学家已知几十年来,单细胞生物如细菌可以通过这种方式通过基因,一种称为横向基因转移的过程或水平基因转移。但最近20年前,据认为这并没有发生在具有更复杂细胞的生物体中,称为真核生物 - 包括所有动物,植物和真菌的小组。

达宁说:“人们认为这完全局限于细菌,而不会发生在真核生物中。”“这种情况可能只发生了10到15年的变化。”现在我们已经知道了许多真核生物的例子,例如植物基因已经与昆虫杂交。

关于这一现象的大多数研究都集中在孤立的例子上:例如,2019年,邓宁的团队发现了一种名为“Alloteropsis semialata有59个侧向转移基因。

为了弄清这种基因转移到底有多广泛,邓宁的团队研究了17只老鼠的基因组草地物种,其中一些人已经独立于5000万年而彼此发展。这些包括亚洲米,普通小麦和狐尾小米等食物作物。

该团队发现17种中的13种携带横向转移的基因 - 表明广泛转移。总共170个基因已转移。

“随着越来越多的真核生物基因组被测序,我们看到了很多水平基因转移的例子,”新泽西州罗格斯大学(Rutgers University)的朱莉娅·范·埃顿(Julia Van Etten)说。她与人合著了一项2020年的研究,估计单细胞真核生物(原生生物)中约有1%的基因是横向基因转移的结果。

对于草丛中的每10,000个基因基因组,球队估计3.72可检测到横向转移。“但这是一个巨大的低估,”催夜,因为只有一些转移的基因将受到自然选择的青睐并在人口中常见。“这可能是一直发生的持续进程,然后你只是要修复一两个。”

研究小组发现,侧向转移在近亲物种中更常见,可能是因为它们的基因更相容。但它仍然发生在最不相关的地方。

移植物在有根状茎的草中也更常见,根状茎是地下的茎,可以在地表下生根和发芽。“它们是允许植物无性繁殖的组织,”邓宁说。“如果你将任何外来DNA注入到根茎中,当植物再生时,它就会在该克隆体的每个细胞中,包括花,这就是它如何进入生殖系的。”

“最重要的问题是弄清楚它是如何发生的,”邓宁说。草类之间并没有杂交,因为如果杂交的话,它们的DNA看起来会非常不同。他认为,在许多情况下,风媒传粉可能是一个因素。他说:“可能存在不合法的授粉,即你只能从外部物种获得一小部分DNA”,而不是真正的杂交物种。

虽然横向转移基因只占真核生物基因组的一小部分,但它们仍可能对真核生物产生重大影响进化范埃顿说。例如,她研究的是生活在高温有毒环境中的红藻。“它们之所以能够茁壮成长,是因为它们水平获得了砷解毒和汞解毒的基因,而且它们能够吸收糖,所以它们不必一直进行光合作用。”他们已经改变了整个生活方式。”

邓宁说,可能是横向基因转移支撑了小麦等国内草类作物的某些性状。这只是猜测,但如果得到证实,这将意味着横向基因转移帮助我们创造了现在喂养我们的作物。

期刊参考:新植物学家,DOI: 10.1111 / nph.17328

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