منوعات

تكشف شجرة عائلة عباد الشمس الجديدة عن أصول متعددة لتناظر الزهرة

كشفت شجرة عائلة عباد الشمس أن تناظر الزهرة قد تطور عدة مرات بشكل مستقل، وهي عملية تسمى التطور المتقارب، بين أفراد هذه العائلة النباتية الكبيرة، وفقًا لتحليل جديد. تمكن فريق البحث، بقيادة عالم أحياء من ولاية بنسلفانيا، من حل المزيد من الفروع الدقيقة لشجرة العائلة، مما يوفر نظرة ثاقبة لتطور عائلة عباد الشمس، والتي تشمل زهور النجمة والأقحوانات والمحاصيل الغذائية مثل الخس والخرشوف.

تم نشر ورقة بحثية تصف التحليل والنتائج، والتي يقول الباحثون إنها يمكن أن تساعد في تحديد السمات المفيدة للتكاثر الانتقائي للنباتات ذات السمات المرغوبة أكثر، على الإنترنت في المجلة. الاتصالات النباتية.

وقال هونغ ما، أستاذ التنمية والحفظ في جامعة هاك: “يصف التطور المتقارب التطور المستقل لما يبدو أنه نفس السمة في الأنواع المختلفة، مثل الأجنحة في الطيور والخفافيش”. كلية إيبرلي للعلوم وقائد فريق البحث. “وهذا يمكن أن يجعل من الصعب تحديد درجة الارتباط بين نوعين من خلال مقارنة سماتهم. لذا فإن وجود شجرة عائلة مفصلة تعتمد على تسلسل الحمض النووي أمر بالغ الأهمية لفهم كيف ومتى تطورت هذه السمات.”

على سبيل المثال، رأس عباد الشمس هو في الواقع مركب يتكون من عدة زهور أصغر بكثير. في حين أن الرأس عادةً ما يكون متماثلًا شعاعيًا – يمكن تقسيمه إلى نصفين متساويين في عدة اتجاهات مثل نجم البحر أو الفطيرة – إلا أن الزهور الفردية يمكن أن يكون لها أشكال مختلفة من التماثل. ووفقا للدراسة الجديدة، فإن التناظر الثنائي – حيث يوجد خط واحد فقط يقسم الزهرة إلى نصفين متساويين – تطور وفقد عدة مرات بشكل مستقل في عباد الشمس طوال تاريخ التطور. ووجد الباحثون أن هذا التطور المتقارب يرتبط على الأرجح بالتغيرات في عدد النسخ وأنماط التعبير للجين التنظيمي الزهري، CYC2.

وأوضح الباحثون أنه في السنوات الأخيرة، تم إنشاء العديد من الأشجار العائلية لمجموعة من الأنواع ذات الصلة باستخدام الترانسكريبتومات على نطاق واسع، وهي التسلسل الجيني لجميع الجينات التي يعبر عنها النوع تقريبًا. يعد الحصول على النسخ أسهل من الحصول على تسلسل الجينوم الكامل عالي الجودة لنوع ما، ولكنه يظل صعبًا ومكلفًا للتحضير ويتطلب عينات نباتية جديدة. ولزيادة عدد الأنواع المتاحة للمقارنة، تحول الفريق إلى تسلسلات الجينوم منخفضة التغطية، التي يتم إنتاجها من خلال عملية تسمى قشط الجينوم، وهي غير مكلفة نسبيًا وسهلة التحضير، حتى من عينات النباتات المجففة.

وقال ما: “للحصول على تسلسل دقيق لجينوم نوع ما بأكمله، يجب قراءة كل حرف من أبجدية الحمض النووي الخاص به – أو تراكبه – عدة مرات لتقليل الأخطاء. ومن أجل بناء شجرة عائلة، نعرض في هذه الورقة البحثية “أننا نستطيع أن نفلت من تسلسلات الجينوم ذات التغطية المنخفضة. وهذا سمح لنا بزيادة عدد الأنواع في تحليلنا، والذي بدوره سمح لنا بحل المزيد من المشاكل.” أجود فروع شجرة عائلة عباد الشمس.

استخدم الفريق مزيجًا من النسخ المتاحة للجمهور والمولدة حديثًا، بالإضافة إلى عدد كبير من الجينومات المنزوعة الدسم التي تم الحصول عليها حديثًا، لما مجموعه 706 نوعًا مع ممثلين من 16 فصيلة فرعية و41 قبيلة و144 مجموعة فرعية. الفصائل الفرعية هي التقسيمات الفرعية الرئيسية للعائلة، في حين أن القبائل والقبائل الفرعية قد تحتوي على جنس واحد أو أكثر، وهو مستوى التصنيف الذي يفوق الأنواع مباشرة.

“لقد أثبتت الإصدارات السابقة من شجرة عائلة عباد الشمس العلاقات بين معظم الفصائل الفرعية والعديد من القبائل، والتي تعادل الفروع الرئيسية للشجرة”، أوضح ما. “من خلال الزيادة في حجم العينة، تمكنا من حل المشكلة المزيد من الفروع والأغصان الأصغر على مستوى القبيلة الفرعية والجنس، وقد أتاحت لنا هذه الشجرة عالية الدقة إعادة بناء أين ومتى تطورت سمات مثل تناظر الزهور، مما يدل على أن التناظر الثنائي يجب أن يكون قد تطور عدة مرات بشكل مستقل.

وقام الفريق أيضًا بدراسة التطور الجزيئي للجينات المشاركة في تطور الزهور في عباد الشمس. ووجدوا أن أحد هذه الجينات، CYC2، الموجود في نسخ متعددة في جينوم كل نوع، تم تنشيطه في الأنواع ذات الزهور المتناظرة ثنائيًا، مما يشير إلى أنه قد يكون جزءًا من الأساس الجزيئي للتطور المتقارب لهذه السمة. لمزيد من اختبار ذلك، أجرى الفريق تجارب لقياس التعبير الجيني لـ CYC2 في زهور الأنواع ذات أنواع مختلفة من التماثل.

قال ما: “أظهر تحليلنا وجود علاقة واضحة بين تعبير CYC2 وتماثل الزهرة، مما يشير إلى أن التغييرات في كيفية استخدام هذه الجينات في أنواع مختلفة من عباد الشمس من المحتمل أن تكون متورطة في التطور المتقارب الذي لوحظ في العائلة”. أكبر عائلتين من النباتات الزهرية تحتويان على أكثر من 28000 نوع، بما في ذلك العديد من الأنواع الزراعية والبستانية ذات الأهمية الاقتصادية، إن فهم كيفية ارتباط هذه الأنواع ببعضها البعض يسمح لنا بتحديد كيف ومتى تطورت خصائصها، ويمكن استخدام هذه المعرفة أيضًا لتحديد السمات المفيدة التي يمكن تكاثرها في الأنواع المستأنسة من الأنواع البرية ذات الصلة الوثيقة.

بالإضافة إلى ما، يضم فريق البحث غوجين تشانغ من ولاية بنسلفانيا؛ وجونبو يانغ، وجي كاي، وزهي رونغ تشانغ، وليان مينغ جاو من معهد كونمينغ لعلم النبات، الصين؛ كايفي تشانغ من حديقة ووهان النباتية ومركز الأبحاث الصيني الأفريقي المشترك في ووهان، الصين؛ بوهان جياو وتيانجانج جاو من مختبر الدولة الرئيسي للتنوع النباتي والمحاصيل المتخصصة في بكين، الصين؛ وخوسيه إل بانيرو من جامعة تكساس في أوستن.

تمويل كلية إيبرلي للعلوم ومعاهد هاك لعلوم الحياة في ولاية بنسلفانيا، وبرنامج البحوث ذات الأولوية الاستراتيجية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، والمرافق العلمية واسعة النطاق التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية . من الصين دعمت هذا البحث.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى