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Plants是进化的冠军,称霸地球的生态系统超过十亿年,使地球的可居住无数其他生命形式,包括我们。现在,科学家们已经完成了九年遗传寻求照陆生植物和绿藻的长期,复杂的历史光,显现出情节曲折生物的这个超级群体的崛起激烈的步伐。

该项目被称为 千个厂转录举措 (1kp),汇聚了近200个植物生物学家测序,获得了超过1100种植物跨越生命的绿树分析基因。该小组的调查结果的汇总 发表 今天的性质。

“在生命之树,一切都是相互关联的,”说 甘恩KA-舒弘,引领1kp研究者和教授在生物科学的阿尔伯塔省的部门的大学。 “如果我们想了解生命之树是如何工作的,我们需要研究的物种之间的关系。这就是基因测序的用武之地。”

很多植物的研究都集中在作物和几个模式生物,模糊一个分支是近五十万种强烈的进化背景故事。

让植物进化的鸟瞰图,该1kp团队测序转录 - 一组基因是积极表达 - 照亮绿色藻类,苔藓,蕨类植物,针叶树,开花植物和绿色植物的所有其他谱系的遗传基础。

“这给出了一个比你可以通过看作物,它们都集中在进化树上的一个小部分得到了什么更广泛的角度看,说:”研究的共同作者 帕梅拉SOLTIS佛罗里达大学特聘教授和自然历史馆长佛罗里达博物馆。 “通过这种大局观,你可以理解变化是如何发生的基因组,然后让你调查的物理特性,化学或其他任何功能,你有兴趣的变化。”

一个挑战是该项目的庞大规模,说研究的合着者 道格拉斯SOLTIS,UF特聘教授和佛罗里达州博物馆馆长。

“看,很多基因组是无可比拟的,”他说。 “这不是在技术跳跃不亚于规模的跳跃。”

转录组测序需要新鲜收集的组织,这是SOLTIS如何发现他盖恩斯维尔的绿化徒步用液氮容器。回到实验室里,一队从冷冻厂剪报中提取遗传物质并运的提取到中国进行测序。遍布世界各地,他们的同事纷纷效仿。

分析这些序列还需要现有的软件,这是不是设计来处理基因数据的这种前所未有的量的再加工,并没有对资金的分析,研究人员在数据凿去,因为他们有空闲时间。

但劳动是值得的,帕梅拉SOLTIS说。

“植物群落得到了1000个多套的序列,说:” SOLTIS,谁也指挥了用友生物多样性研究所。 “谁能够有异议?生命的植物树的所有这些部门都被填充“。

植物进化的一个标志 - 和动物很少见到一个特点 - 就是基因组复制的频率。一遍又一遍,谱系一倍,两倍甚至四倍他们的整个组基因,导致大规模的基因组大小。而全基因组重复的目的仍不清楚,科学家认为它可以驱动进化的创新:如果你有基因的两个副本,一个副本可以逐渐演变新的功能。

解决全基因组重复的植物中的频率的1kp的目标之一,道格拉斯SOLTIS说。而开花植物和蕨类植物已经出名的基因组复制,SOLTIS说1kp发现在这些群体一些以前未知的重复事件,以及在裸子植物,包括针叶树的植物组。

其他植物谱系采取了不同的路线,扩大某些基因家族,而不是照搬他们的整个基因组。这也被认为是提供了进化发展的新途径,而这并不奇怪,研究小组发现基因的主要扩张只是维管束植物,陆生植物的外观与木质部和韧皮部之前 - 特殊细胞输送水和营养物质。

但道格拉斯SOLTIS该基因的扩张并不总是符合重大植物进化的里程碑。

“没有太多的扩展前种子植物出现或开花植物,”他说。 “其实,开花植物竟缩水某些基因家族,这可能是他们刚刚增选现有基因新功能的一个标志。”

另一个惊喜的发现是,藓类植物,苔类植物和金鱼藻形成一个组相关,证实了在最近几十年发生了逆转一百年历史的假说。

“我们会做了 部分分析 在2014年即提出这些植物是近亲,但有很多人不相信。这些结果强调了这些调查结果,”帕梅拉SOLTIS说。 “这将摇滚苔的世界。”

而该项目细化我们的植物进化和宗族之间的关系的理解,这些数据也是推动作物学,医学等领域宝贵的工具,研究人员说。

识别已经被复制在开花植物可以帮助科学家更好地了解它们的功能,这可能导致作物改良基因,帕梅拉SOLTIS说。

因为许多植物有药用价值,由1kp项目所提供的基因数据可能会导致改善人类健康的新发现。

“我们专注于获得了大量来自已知有希望,人们可以挖掘这种材料的新化合物的重要化学植物谱系采集野生样本,”道格拉斯说SOLTIS。

由1kp团队所产生的序列是通过公开访问 cyverse数据公.

“大概数百篇论文已应用于我们甚至不知道如何将数据,”帕梅拉SOLTIS说。 “这是本研究的一个超爽的方面。”

但1kp队几乎没有时间来庆祝它的成就。下一个目标是什么? 测序基因组万.


佛罗里达州博物馆的马修gitzendanner,叶夫根尼·mavrodiev并授予戈登和生物用友的部门的艾米丽塞萨还共同撰写的研究。佐治亚大学的詹姆斯leebens - 麦克是一个对应的合着者。

该1kp倡议得到了先进的教育阿尔伯塔部资助和阿尔伯塔创新,musea企业,中国的国家重点研究发展计划,人民共和国的中国,农业基因组学国家重点实验室的科学技术部和广东省重点实验室。在BGI的测序活动也由中国深圳市政府的支持。计算支持由中国国家基因库,德克萨斯高级计算中心,westgrid提供计算和加拿大。额外支持由美国国家科学基金会,美国国家科学基金会资助的iplant协作,卫生,德国科学基金会和加拿大自然科学和工程研究理事会的国家机构提供。

从甘恩KA-舒弘以上报价最早出现在由佐治亚大学和阿尔伯塔大学发表了联合新闻公报。


来源:甘恩KA-舒弘, gane@ualberta.ca;
帕梅拉SOLTIS, psoltis@flmnh.ufl.edu,352-273-1964;
道格拉斯SOLTIS, dsoltis@ufl.edu,352-273-1963

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