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生物学家给博物馆植物收藏带来新生

发布于:2018-05-14   

拟南芥已经被证明是一个成功的殖民者,尽管其外观和体积小,今天在美国的大部分地区都发现它,因为它在几百年前刚刚到达那里。 ©Moises Exposito-Alonso

可食用植物

“从历史上不同时期采集的入侵种群的集合使我们能够观察到活动过程中的'活的'进化过程,”本文的第一作者Moises Exposito-Alonso说。他们对1863年至2006年期间植物学家收集的100株植物的基因组进行了测序。1990年以前的所有样本都来自干燥植物的博物馆藏品。 150年前保存的最古老的干燥植物显示了他们在那个时代已经发展了多少。最年轻的植物继续改变和发展。通过比较与共同祖先分离的植物的基因组数量不同的时间,科学家计算了该植物每年获得的突变数量。

“文章的第一作者Moises Exposito-Alonso说:”从历史上不同时期采集的入侵种群的集合使我们能够观察到“活的”进化过程,“Moises Exposito-Alonso说。他们对1863年至2006年期间植物学家收集的100株植物的基因组进行了测序。1990年以前的所有样本都来自干燥植物的博物馆藏品。 150年前保存的最古老的干燥植物显示了他们在那个时代已经发展了多少。最年轻的植物继续改变和发展。通过比较与共同祖先分离的植物的基因组数量不同的时间,科学家们计算了植物每年获得多少突变。

图1. HPG1样本的地理位置和时间分布
拟南芥并不是一种有害的杂草,但这些发现有助于揭示一些入侵物种在新环境中殖民的基本进化过程。特别是,他们解开了“入侵的遗传悖论”的一些秘密。这种情况发生在具有低遗传多样性的殖民者在新环境中仍然惊人地成功的时候。(A)采样植物标本室(蓝色)和现代个体(绿色)。 (B)样本的时间分布(用于可视化目的的随机垂直抖动)。 (C)作为收集年份的函数的经度和纬度的线性回归(指示斜率的p值和Pearson相关系数)。 PLOS遗传学,doi:10.1371 / journal.pgen.1007155

早期定植

该团队专注于来自北美的样本,因为他们知道拟南芥的一个特定的遗传家族是非常普遍的,提供了观察新获得的突变的机会。 100个完整基因组的比较揭示了5000个新的突变,其中一些可能已经赋予植物在其新环境中定殖的适应性优势。该工厂与人类定居者一起向内陆迁移,逐渐与其起源的欧洲祖先发生分歧。今天沿着同一条路径的物种样本揭示了越来越深的和快速增长的根源,这可能表明它在旅途中适应了这种情况。

这反过来使团队能够推断出血统的最后一个共同的祖先必须在16世纪末或17世纪初。这与许多人乘船从欧洲抵达的时间相吻合,特别是英国南部,法国西海岸和荷兰。这是非常令人惊讶的,因为先前的估计没有使用干燥的干燥标本样本中的遗传信息,这表明拟南芥植物的定植只是在19世纪才到来的。

为了确定新突变的影响,科学家们增加了实验室中的一些植物,以确定增长的任何差异。发现这种差异的事实表明,在过去400年中出现的一些突变在殖民化过程中赋予了优势。 “这项研究的主管之一HernánBurbano说:”我们感到非常惊讶,因为科学教条表明进化通常以非常缓慢的速度进行。 “植物和动物的准确进化速度将是重建其过去历史和预测出现新颖优势特征的机会的基础。我们的研究结果表明,植物标本和动物标本可能成为未来遗传学新分支的来源,“Exposito说,”使用搭便车杂草,来自马丁普朗克图宾根发育生物学研究所的科学家首次揭示了突变在野外生长的植物的比率。他们比较了100种历史和现代的小植物拟南芥的基因组,以精确地测量它在自然界发生的速率。保存在植物标本室的最古老的植物始自1863年。此时,科学家们估计这个物种在它后面的新大陆已经有200多年的历史了。两种不同的方法给出了相同的结果,即拟南芥是在1600年左右到达美国东海岸的欧洲人引入的。几乎可以肯定是在那里引入了拟南芥,可能是欧洲人的靴子,或与种子混合在一起

出版物:Moises Exposito-Alonso等,“殖民化植物谱系中新突变的速率和潜在相关性”,PLOS遗传学,2018; doi:10.1371 / journal.pgen.1007155

来源:Detlef Weigel教授,马克斯普朗克发育生物学研究所

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