Nature:一种用于测序非模式物种的新方法

2014-2-08 13:32 来源: Nature中文网
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  被子植物(即开花植物)是主要的作物植物,并且在碳汇中具有至关重要的作用。因此,对它们的起源进行分析,将为我们提供关于这些作用起源的重要线索。之前的证据强烈暗示,无油樟科是所有其他现存开花植物的姊妹种系的单一生物物种。在3篇最近的文章中,无油樟基因组研究团队和其他作者发布了一种新方法,用于测序非模式物种,例如无油樟现有的基因组,同时提供了证据,表明令人惊讶的大量水平基因转移事件为其线粒体基因组做出了贡献。

  Chamala等人描述了一种针对具有大型以及复杂基因组的非模式物种的新的测序和组装流水线策略。他们首先利用一种Illumina和 Sanger公司的细菌人工染色体末端组合制造了一种全基因组。他们随后利用原位杂交中的荧光反应评估了装配的准确性,这是之前以这种方式未曾探索过的一种技术。最终,为了进一步改进装配的接触性,他们完成了全基因组绘图(正式名称为光学映射),这使得基因组片段的限制性内切酶的顺序成为可能,即关闭了组装中的剩余空间。

  无油樟基因组研究团队诠释了无油樟科的核序列,并用它来分析被子植物的进化。结构分析证实了被子植物共同祖先中的一个全基因组复制事件,还揭示了导致无油樟科的世系中并没有更进一步的此类事件。这种核基因组因此可以作为在其他开花植物基因组中阐明进化的一个很好的参考。例如,作者能够重建真双子叶植物的祖先——预六倍体基因排列,构成约75%的被子植物。

  作者将无油樟科核基因组与22种陆生植物基因组进行了比较,从而鉴别出了超过1000个最初出现在被子植物中的基因,这些基因很可能与被子植物的起源有关。然而,他们发现,许多与开花有关的基因早于被子植物的起源时间,从而意味着这些基因能够增进似花的功能。

  Rice等人得到了无油樟科的3.9Mb的线粒体基因组,这比许多细菌基因组都大。作为水平基因转移的一个结果,它包含了从绿藻、苔藓和其他被子植物获得的6个线粒体基因组的等价物。水平基因转移的这一规模包括4种之前未曾发现的全基因组转移。随着外来DNA中获得如此大的延伸,并完全来自绿色植物的线粒体,作者认为转移发生在于捕获整个线粒体,紧随线粒体融合之后。

  无油樟科的线粒体DNA被认为如此不同寻常,这是因为与大部分植物相比,无油樟科更多暴露在附生植物中,后者是一种在其他植物上生长的非寄生植物,并且由于它有一个倾向,能够维持伤口和生产吸盘豆芽,这可能导致线粒体转移。最终,它具有一种异乎寻常低频率的线粒体DNA损失。

  这种新策略毫无疑问对于其他非模式物种而言也是有用的,并且无油樟科独一无二的进化位置将提供许多开花植物进化的信息。而水平基因转移也提出了许多关于线粒体基因转移机制和线粒体融合进化的新问题。