“花开同时不同色”——《PNAS》破解花色差异基因

【字体: 时间:2018年10月10日 来源:生物通

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  最近,奥地利科学技术研究所(IST Austria)的科学家Nick Barton和他实验室的前博后学者David Field与诺维奇John Innes中心的同事从DNA序列数据中发现了导致花色差异的基因。

  

在西班牙,一种名为金鱼草的迷人植物野蛮生长在马路街头,如果你沿着巴塞罗那向比利牛斯山脉行驶,花色艳丽的金鱼草(Antirrhinum majus)随你一路绽放,起初是洋红色的,接着是明黄色的,中间仅有2公里是两种颜色掺杂在一起的。

实际上,金鱼草杂交区非常稀少,世界上仅有少数已知地区长有这些混色花,科学家们想知道这是为什么?

“DNA测序越来越便宜了,但是序列数据分析却没有想象的那么容易,”Nick Barton解释说。“在本研究中,我们采用了金鱼草属植物的序列来定位导致杂交区花色差异的个体基因。”研究人员比较了50个分别来自黄色和红色的金鱼草基因组序列,测绘了从黄色到红色之间的序列发散,通过统计测度两个种群之间差异,发现基因组中与负责花色基因有关的“岛(islands)”。在新论文中,他们重点提到了两个基因,这些基因紧密地位于红色素基因附近。

突破技术局限,第三代测序-单分子实时(SMRT)测序技术结合光学图谱挖掘基因组暗物质

Tom Ellis的博士论文的主要课题是研究金鱼草如何保持黄色种群和红色种群的显著差异。通过野外观察,他发现在红色种群中,蜜蜂主要授粉红色花,在黄色种群中,蜜蜂主要授粉黄色花,这种选择偏好使杂交区的金鱼草仍保持明显的颜色差异,阻止了花色基因相关基因的互换。

在目前的研究中,研究人员想知道,同种金鱼草是如何发展出两种截然不同的颜色的。他们指出两个原因:首先,选择性使颜色基因新突变更吸引蜜蜂,导致新基因席卷整个群体,并在DNA序列中留下明显信号;其次,花基因具有基因交换障碍,不容易在种群之间交换,因此决定花颜色的基因附近的基因组区域变得差异化。

“虽然现如今DNA序列数据已经比较丰富,但我们也常常难以找到物种之间为何不同的原因,我们的工作是多年累积所得,将野外调查、群体遗传学和遗传杂交结合起来,再对基因表达加以分析,”Nick Barton总结道。

原文检索:Selection and gene flow shape genomic islands that control floral guides

(生物通:伍松)

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