_ Echipa internațională sparge genomica cod pentru cele mai timpurii forme de viață a plantelor terestre

Viața plantelor a apărut pentru prima dată pe uscat acum aproximativ 550 de milioane de ani, iar o echipă internațională de cercetare condusă de biologul computațional Yanbin Yin de la Universitatea Nebraska-Lincoln a spart codul genomic. din începuturile sale umile, care au făcut posibilă toate celelalte vieți terestre de pe Pământ, inclusiv oamenii.

Echipa – aproximativ 50 de oameni de știință din opt țări – a generat prima secvență genomică a patru tulpini de alge Zygnema, cea mai apropiată rude vii ale plantelor terestre. Descoperirile lor pun în lumină capacitatea plantelor de a se adapta la mediu și oferă o bază bogată pentru cercetări viitoare.

Studiul a fost publicat la 1 mai în revista Nature Genetics.

" Aceasta este o poveste evolutivă”, a spus Yin, care a condus echipa de cercetare cu un om de știință din Germania. „Răspunde la întrebarea fundamentală cu privire la modul în care cele mai timpurii plante terestre au evoluat din algele acvatice de apă dulce.”

Laboratorul lui Yin din Centrul alimentar pentru sănătate din Nebraska și Departamentul de Știință și Tehnologie Alimentară are o lungă istorie în studiul plantelor. carbohidrați din peretele celular, o componentă majoră a fibrelor alimentare pentru oameni și animale de fermă; lignoceluloze pentru producerea de biocombustibili; și bariere naturale pentru a proteja culturile împotriva agenților patogeni și a stresului de mediu.

Toată viața actuală a plantelor de pe uscat a izbucnit dintr-un eveniment evolutiv unic cunoscut sub numele de terestizare a plantelor din algele antice de apă dulce. Primele plante terestre, cunoscute sub numele de embriophyta din clada streptophyta, au apărut pe uscat acum aproximativ 550 de milioane de ani - sosirea lor schimbând fundamental suprafața și atmosfera planetei.

Ei au creat toate celelalte vieți terestre, inclusiv oameni și animale, posibil servind drept fundație evolutivă pentru viitoarea floră și hrană pentru fauna.

Cercetătorii au lucrat cu patru tulpini de alge din genul Zygnema - două dintr-o colecție de culturi din Statele Unite și două din Germania. Oamenii de știință au combinat o gamă de tehnici de ultimă oră de secvențiere a ADN-ului pentru a determina întregul genom al acestor alge.

Aceste metode le-au permis oamenilor de știință să genereze genomuri complete pentru aceste organisme la nivelul cromozomilor întregi - ceva ce nu a avut niciodată. a fost făcut înainte pe acest grup de alge. Compararea genomilor cu cele ale altor plante și alge a condus la descoperirea unor supraabundențe specifice de enzime ale peretelui celular, gene de semnalizare și factori de răspuns de mediu.

O caracteristică unică a acestor alge, dezvăluită de imagistica microscopică, realizată la Universitatea Innsbruck din Austria, Universität Hamburg din Germania și Centrul pentru Biotehnologie al UNL — este un strat gros și foarte lipicios de carbohidrați în afara pereților celulari, numit strat de mucilagiu.

Xuehuan Feng, primul autor al cărții lucrarea și un asociat de cercetare postdoctoral Husker, au dezvoltat o metodă nouă și eficientă de extracție a ADN-ului pentru a îndepărta acest strat de mucilagiu pentru ADN-uri de înaltă puritate și moleculară înaltă.

„Este fascinant faptul că blocurile genetice ale căror origini sunt anterioare. plante terestre de milioane de ani, duplicate și diversificate în strămoșii plantelor și algelor și, făcând acest lucru, au permis evoluția unor mașini moleculare mai specializate”, a declarat Iker Irisarri de la Institutul Leibniz pentru Analiza Schimbării Biodiversității și co-primul autorul lucrării.

Celălalt co-lider al echipei, Jan de Vries de la Universitatea din Göttingen, a spus: „Nu numai că prezentăm o resursă valoroasă și de înaltă calitate pentru întreaga comunitate științifică a plantelor, Cine poate explora acum aceste date despre genom, analizele noastre au descoperit conexiuni complexe între răspunsurile de mediu.”

Cele patru alge multicelulare Zygnema aparțin clasei Zygnematophyceae, cele mai apropiate rude vii ale plantelor terestre; este o clasă de alge de apă dulce și semiterestre cu peste 4.000 de specii descrise.

Zygnematophyceae posedă adaptări pentru a rezista factorilor de stres terestre, cum ar fi desicarea, lumina ultravioletă, înghețul și alte stresuri abiotice. Cheia pentru înțelegerea acestor adaptări este secvențele genomului. Înainte de această lucrare, secvențele genomului erau disponibile doar pentru patru Zygnematophyceae unicelulare.

Yin a spus că această cercetare se aliniază cu una dintre cele 10 idei mari ale Fundației Naționale pentru Știință — „Înțelegerea regulilor vieții” — pentru a aborda provocările societale, de la apă curată la rezistența la climă. Descoperirea are importanță și în științele aplicate, cum ar fi bioenergia, sustenabilitatea apei și sechestrarea carbonului.

„Analizele noastre rețelelor de gene dezvăluie coexprimarea genelor, în special a celor pentru sinteza peretelui celular și remodificări care au fost extinse și dobândite în ultimul strămoș comun al plantelor terestre și al Zygnematophyceae", a spus Yin.

"Am aruncat lumină asupra rădăcinilor evolutive profunde ale mecanismului de echilibrare a răspunsurilor de mediu și a creșterii celulelor multicelulare."

p>Colaborarea internațională de cercetare include aproximativ 50 de cercetători din 20 de instituții de cercetare din opt țări - Statele Unite ale Americii, Germania, Franța, Austria, Canada, China, Israel și Singapore. Alți cercetători Husker din echipă sunt Chi Zhang, profesor de științe biologice și Jeffrey Mower, profesor de agronomie și horticultură.

(Fluierul)