Расшифровка генома проливает свет на происхождение орхидей

Международная команда учёных во главе с исследователями из Китая, Тайваня и Бельгии расшифровала геном орхидеи Фаленопсис наездник (Phalaenopsis equestris) — излюбленного родительского растения, используемого при выведении новых сортов орхидей. Среди представителей растений, которым характерен CAM-тип фотосинтеза[1], геном этой орхидеи был расшифрован первым.

По данным, опубликованным в Nature Genetics, учёные расшифровали молекулу ДНК P. Equestris, состоящую из более 1.1 миллиарда пар оснований.

По предварительным результатам последовательность перекрывает порядка 93% от полного генома P. Equestris и включает в себя более чем 29 000 генов, кодирующих белки. Среди них есть гены, которые предположительно могут объяснить все особенности растения, начиная от его положения в семействе и заканчивая генами, отвечающими за отличительные особенности сорта.

«Полная расшифровка генома P. Equestris — важный шаг, который положит начало изучению разнообразия орхидей, а также их эволюции на генном уровне, что очень важно с позиций охраны природы и экологии», — пишут авторы исследования.

«Расшифрованная последовательность также станет ключевым ресурсом в развитии новых подходов и методов генной инженерии, таких как, например, селекция при помощи маркеров и выведение трансгенных растений, что необходимо для повышения эффективности создания новых сортов орхидей», — добавили они.

Члены семейства орхидных привлекли внимание исследователей сложной структурой своих цветков, разнообразием возможных способов размножения, приспособленностью к различным условиям обитания, а также совместной эволюцией с насекомыми-опылителями.

С целью понять генетическую природу этих и других особенностей орхидей, исследователи сосредоточились на изучении P. Equestris с двойным набором хромосом. После создания библиотек ДНК, полученных из листьев и цветков нескольких растений из одной линии P. Equestris, исследователи расшифровали семь из них при помощи прибора Illumina HiSeq 2000.

Около 5 700 генов P. Equestris совпадают с теми, что были обнаружены в рисе, винограде и Резуховидке Таля. С другой стороны, учёные идентифицировали 4171 ген, не встречающийся в расшифрованных геномах других растений, среди которых та же Резуховидка Таля, виноград, рис, тополь волосистоплодный, сорго, кукуруза, некоторые виды мха и зелёные водоросли.

В труднорасшифровываемых участках генома содержатся гены, ответственные за отмирание клеток, что предположительно препятствует самоопылению.

Исследователи проследили эволюцию орхидеи, а также её положение в царстве растений, основываясь на информации, заложенной в 342 генах. Выяснилось, что семейство орхидных произошло от линии, отделившейся от других однодольных растений порядка 135 миллионов лет назад. Это разделение сопровождалось дублированием всего генома у предка большинства современных видов орхидей.