Un studiu genomic dezvăluie secretele evolutive ale unui copac Banyan și ale unei viespe însoțitoare

Arborele de banian Ficus macrocarpa produce rădăcini aeriene care îi conferă un aspect unic. Un nou studiu relevă modificările genomice care permit copacului să producă rădăcini care provin din ramurile sale. Credit: Fotografie de Gang Wang

Smochinul banyan Ficus microcarpa renumit pentru rădăcinile sale aeriene, care germinează din ramuri și ajung în cele din urmă la sol. Arborele are, de asemenea, o relație unică cu viespile care s-au ciocnit și este singura insectă care îl poate poleniza.

Într-un nou studiu, cercetătorii identifică regiunile din genomul figului banyan care promovează dezvoltarea rădăcinilor sale aeriene neobișnuite și îi îmbunătățesc capacitatea de a identifica polenizatorul de viespe.

Studiul, publicat în jurnal Celulă, identifică, de asemenea, o regiune care specifică sexul într-un smochin înrudit, Ficus hispida. Diferit F. microcarpa, care produce rădăcini din aer și poartă flori masculine și feminine pe același copac, F. hispida produce copaci proeminenți masculi și feminini și fără rădăcini aeriene.

Înțelegeți istoria evoluției Ficus speciile și polenizatorii lor de viespe sunt importanți, deoarece capacitatea lor de a produce fructe mari într-o varietate de habitate le face o specie cheie în majoritatea pădurilor tropicale, a declarat Ray Ming, profesor de biologie vegetală la Universitatea din Illinois, Urbana-Champaign și a condus studiul. cu Jin Chen, de la Academia de Științe din China. Se știe că smochinele susțin cel puțin 1.200 de specii de păsări și mamifere. Smochinul a fost printre cele mai vechi culturi îmblânzite și a apărut ca simboluri sacre în hinduism, budism și alte tradiții spirituale.

Ray Ming

Ray Ming, profesor de biologie vegetală la Universitatea Illinois Urbana-Champaign, a condus un studiu genomic al arborelui banyan, Ficus macrocarpa, și al polenizatorului său cheie, viespile. Credit: Fotografie de L. Brian Stauffer

Relația dintre smochine și viespi prezintă, de asemenea, o provocare științifică interesantă. Formele și dimensiunile corpului viespilor se potrivesc cu cele ale fructului de smochin și fiecare specie de smochin produce un parfum unic pentru a-și atrage polenizatorul de viespe.

Pentru a înțelege mai bine aceste evoluții evolutive, Ming și colegii săi au analizat genomul celor două specii de smochine, împreună cu viespi care polenizează arborele de banian.

„Când am secvențiat genomul arborelui, am găsit mai multe duplicări segmentare în genomul arborelui banyan decât în ​​arborele F. hispida, smochinul fără rădăcinile cerului ”, a spus Ming. „Aceste regiuni duplicate reprezintă aproximativ 27% din genom.”

Replicarea a crescut numărul de gene implicate în sinteza și transportul auxinelor, o clasă de hormoni care promovează creșterea plantelor. Regiunile duplicate conțineau, de asemenea, gene implicate în imunitatea plantelor, nutriția și producerea de compuși organici volatili indicativi ai polenizatorilor.

“Nivelurile axelor din rădăcinile cerului sunt de cinci ori mai mari decât în ​​frunzele copacilor cu sau fără rădăcini aeriene”, a spus Ming. Nivelurile ridicate de auxină par să fi declanșat producția de rădăcini aeriene. Regiunile duplicate conțin, de asemenea, gene care codifică un receptor de lumină care accelerează producția de auxină.

Când au studiat genomul viespilor de smochine și l-au comparat cu alte viespi înrudite, cercetătorii au observat că viespile conservă și conservă genele pentru receptorii mirosului care detectează aceiași compuși mirositori ca smochinii au fost produse. Aceste semnături genomice semnalează o rezoluție comună între smochin și viespi, potrivit raportului cercetătorilor.

Ming și colegii săi au descoperit, de asemenea, o genă specifică cromozomului Y care este exprimată doar la plantele masculine F. hispida și alte trei specii de smochine care produc plante masculine și feminine separate, o afecțiune cunoscută sub numele de eparhie.

„Această genă a fost dublată de două ori în genomurile eparhiale, oferind plantelor trei copii ale genei. Dar Ficus speciile care au flori masculine și feminine împreună pe o plantă au doar o copie a acestei gene ”, a spus Ming. Acest lucru sugerează cu tărie că această genă este un factor proeminent care afectează determinarea sexului.

Referință: „Genomii polenizatorului de copac și viespe oferă informații despre coeficientul fig-viespă” de Xingtan Zhang, Gang Wang, Shengcheng Zhang, Shuai Chen, Yibin Wang, Ping Wen, Xiaokai Ma, Yan Shi, Rui Qi, Yang Yang, Zhenyang Liao, Jing Lin, Jishan Lin, Xiuming Xu, Xuequn Chen, Xindan Xu, Fang Deng, Lihua Zhao, Yi-lun Lee, Rong Wang, Xiao-Yong Chen, Yann-rong Lin, Jisen Zhang, Haibao Tang, Jin Chen și Ray Ming, 8 octombrie 2020, Celulă.
DOI: 10.1016 / j.cell.2020.09.043

Ming este membru asociat al Institutului de biologie genomică Carl R. Woese de la Universitatea de Agricultură și Silvicultură UI Fujian, Fundația Națională pentru Științe și Fundația Națională pentru Științe Naturale din China au susținut această cercetare.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

„Fantomele fungice” protejează pielea, țesăturile de toxine, radiații

Fantomele fungice sunt create prin cioplirea materialului biologic din celulele fungice. Credit: Laboratorul Nathan Gianneschi / Universitatea Northwestern Inspirată de ciupercă, noua formă de...

Rezolvarea misterului genetic din centrul epidemiei COVID-19

Această imagine cu microscop electronic cu scanare arată barza-covy-2 care se ridică de la suprafața celulelor cultivate (albastru / roz) în laborator 2 credite:...

Realizarea de materiale 2D pentru o rotire

Ilustrarea conceptului de artă computerizată Spintronic. Oamenii de știință de la Universitatea Tsukuba și Institutul de Fizică la Înaltă Presiune creează un nou tranzistor de...

Doi astronauți. Două zile senine. Două perspective minunate.

23 mai 2012 Doi astronauți. Două zile senine. Două priveliști minunate în jurul acoperișului lumii. Astronauții de la Stația Spațială Internațională (ISS) au făcut...

Factor cheie identificat care face ca viermii să se simtă plini – Un factor similar poate gestiona sentimentele de completitudine la oameni

SKN-1B marcat cu GFP poate fi văzut în doi neuroni capi chimio-senzoriali. SKN-1B acționează în acești neuroni pentru a simți alimentele și pentru...

Newsletter

Subscribe to stay updated.