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          Science & Technology

          研究提供了框架,绿色植物进化

          说明绿色植物,绿藻和土地包括植物的身影ESTA板广泛的多样性。由迈克尔·Melkonyan(科隆大学),丹尼斯·史蒂文森提供和停留罗宾(纽约植物园)和沃尔特·贾德(佛罗里达大学)的照片。

          研究人员的国际财团从1100余种植物产生的基因序列

          超过1100个植物物种的基因序列 通过近200个植物科学家,一个九年的研究项目之大成的国际财团已被释放。

          千个厂转录举措 (1kp)是一个全球性的合作研究植物物种,基因和基因组的跨越绿色植物追溯到开花植物和绿藻的祖先超过十亿年历史的多元化。

          “在生命之树,一切都是相互关联的,”说 甘恩KA-舒弘,首席研究员和教授在阿尔伯塔省的大学 理学院Faculty of Medicine & Dentistry。 “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。”

          结果,今天出版 性质,揭示了全基因组复制和起源,扩张和基因家族促进基本遗传创新,使绿藻类,苔藓,蕨类植物,针叶树,开花植物和其他绿色植物谱系演化的收缩的时机。如何以及何时植物固定在长高,使种子,花和果实的能力,历史提供了了解植物多样性的行星围绕一个框架,包括一年生作物和长寿命的经济林树种。

          “我们生活的植物中推断的关系告诉我们,自从祖先绿藻十亿多年来分成两个单独的进化谱系,一个包括开花植物,陆生植物和相关藻类团体和其他包括绿藻的多样化,植物进化已不时伴有创新和快速多元化的时期”说 詹姆斯leebens - 麦克在植物生物学教授 艺术和科学的佐治亚大学富兰克林学院 并共同相应的研究报告的作者。 “为了联系我们所知道的基因和基因组进化到开花植物,苔藓和藻类生物基因功能的理解在不断加深,我们需要产生新的数据,以更好地反映所有绿色植物的谱系中基因的多样性。”

          这项研究的启发社会的努力来收集和顺序从陆地和水生栖息在全球范围内得到的不同的植物谱系。超过100个分类学专家从现场和生活藏品,其中包括了物质贡献 藻类培养的中央收集, 皇家植物园邱园,  英国爱丁堡皇家植物园, 亚特兰大植物园, 纽约植物园, 仙湖植物园,深圳, 自然历史佛罗里达博物馆, 杜克大学, 不列颠哥伦比亚省植物园的大学阿尔伯塔大学。通过测序和从植物物种的广泛采样分析的基因,研究人员能够更好地重建在所有作物和模型植物物种的祖先基因的内容,并获得了基因和基因组复制是启用进化过程中的一个更全面的了解。

          大约十年前,黄先生组织通过somekh家族基金会以及支持私人资金从艾伯塔省政府和在中国深圳华大基因测序的承诺,推出1kp。一旦项目开始运作,更多的资源从其他正在进行的项目,包括iplant来了(现在 cyverse)由资助 我们。国家自然科学基金.

          该项目的大规模范围要求的新的计算工具的开发和完善的序列组装和系统发育分析。

          “新的算法是由软件工程师BGI组装为这个项目产生的基因序列数据的海量容量的发展,”王解释道。

          计算机科学的创始人教授 坦迪·瓦诺,的 伊利诺伊大学 厄巴纳 - 尚佩恩分校,和 萨瓦什mirarab在电气和计算机工程助理教授 加州大学圣地亚哥分校,开发新的算法,从数百个基因序列推断进化关系提供超过1000种,解决大量的异质性在整个基因组的进化历史。

          跨越生命的绿色植物树244个全基因组复制的时机是该项目的相关研究重点之一。

          “也许是我们分析的最大的惊喜是几乎不存在的藻类全基因组复制的,”说 迈克·巴克, 在生态和进化生物学副教授 亚利桑那大学。 “建立在近20年的植物基因组的研究,我们发现,平均开花植物基因组中有近4轮祖先基因组复制约会,早在300多万年前,所有种子植物的共同祖先。我们还发现了多轮的蕨类植物谱系基因组复制的,但基因组中藻谱系倍增的迹象。”

          除了基因组的复制,关键基因家族的扩大,到多细胞和复杂的绿色植物发展作出了贡献。

          “通过复制事件的基因家族的扩张催化装置形式的多样化和整个生活的绿树工作,说:”合着者 烫发五重峰, 作物生理学教授,在 哈勒 大学,德国。 “这种扩张过程中terrestrialization释放,甚至之前设定的进化创新,包括种子的来源和花后原点的舞台。”

          “通过1kp提供进化关系的观点引起了有关关键结构和绿色植物工艺的起源新的假设,说:”合着者 PAM SOLTIS,自然历史佛罗里达博物馆的, 佛罗里达大学.

          纸,“千个植物转录和绿色植物的phylogenomics“,发表于 性质 (DOI:10.1038 / s41586-019-1693-2)。序列,序列比对和树木数据都可以通过 cyverse数据公.

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