奇異果重復其維生素C基因兩次5000萬和2000萬年前

今天的獼猴桃是中國獼猴桃家族的成員，含有的維生素C和橙子一樣多。據(jù)9月20日發(fā)表于iScience雜志報道，獼猴桃的祖先在大約50-57百萬和18-20萬年前的兩個獨立的進化事件中自發(fā)地復制了他們的DNA，這是維生素C產(chǎn)生的額外增長的結果。

“多倍體是一種突然的進化事件，可以在一夜之間產(chǎn)生數(shù)千個額外的基因拷貝，”華北科技大學農(nóng)業(yè)植物科學家，資深作者王希因說。“這些額外的拷貝可以極大地提高植物的穩(wěn)健性，為自然選擇提供隨時間修剪和重新連接其生物系統(tǒng)的機會。”

為了發(fā)現(xiàn)多倍體事件的痕跡，研究人員將奇異果基因組與充分表征的咖啡和葡萄基因組進行了比較。新西蘭人，咖啡和葡萄共享一個共同的祖先，從而分享大量的遺傳信息。

當王和他的團隊調整了三種植物共有的數(shù)千種基因時，他們發(fā)現(xiàn)奇異果的基因組通常在咖啡或葡萄只有一種的地方含有四到五個基因拷貝。奇異果的額外基因包括創(chuàng)造和回收維生素C的生物學指導。

維生素C不僅對人類健康 - 它還有助于植物生長和抗損傷，因此獼猴桃的優(yōu)質維生素C產(chǎn)量使它在進化游戲中占據(jù)了一席之地。相比之下，咖啡豆的優(yōu)勢可能是它能夠生產(chǎn)咖啡因，咖啡因是一種天然殺蟲劑，也可以殺死鄰近的植物競爭，而產(chǎn)生葡萄紫色色素的化學物質最有可能進化以保護植物免受極端溫度的影響。

Wang和他的團隊還發(fā)現(xiàn)這兩個進化事件很可能是由于自動多倍化事件，這意味著奇異果重復其自身的基因，而不是雜交導致的異源多倍體化事件。例如，香蕉，馬鈴薯和甘蔗等植物是同源多倍體，而小麥，棉花和草莓是異源多倍體。作者指出，與同源多倍體相比，更多的作物是異源多倍體。

人類可以從獼猴桃的復制營養(yǎng)重要基因的技術中學習。人工復制某些基因可以幫助農(nóng)業(yè)科學家種植更有營養(yǎng)或抗病的產(chǎn)品。

“我們的研究解釋了獼猴桃基因組的結構和進化，”Wang說。“奇異果是一種重要的水果，富含維生素C.了解其基因組結構可能有助于我們操縱其基因來生產(chǎn)更有營養(yǎng)的獼猴桃。”

王的團隊將繼續(xù)解碼奇異果和其他植物基因組。他們計劃探索更多可以復制的基因，以生產(chǎn)出更成功的水果和蔬菜。

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