Las plantas terrestres dominan la flora terrestre, y nuestro alimento depende en gran medida de ellas. La forma en que las plantas terrestres evolucionaron a partir de algas acuáticas ha sido un problema que atrajo mucha atención científica. En 2011, el Dr. Nishiyama, uno de los autores actuales, publicó un artículo en colaboración conotros investigadores comparando Chlamydomonas reinhardtii , el musgo Physcomitrella patens , una especie de espiguilla Selaginella moellendorffii y el berro thale Arabidopsis thaliana .La comparación reveló que, después de la separación del ancestro de las plantas terrestres de Chlamydomonas , se adquirieron varios genes antes de la diversificación de las plantas terrestres. Sin embargo Chlamydomonas y las plantas terrestres están distantemente relacionadas con un tiempo de divergencia de mil millones de años, por lo que las secuencias genómicas de algas verdes, más cercanas a las plantas terrestres, fueron de claro interés. En 2014, el Dr. Hori y otros dirigidos por el profesor Ohta en TokioInstituto de Tecnología publicó la secuencia del genoma de Klebsormidium nitens , un alga verde filamentosa más cerca de las plantas terrestres que Chlamydomonas ; mostraron que Klebsormidium nitens tiene genes importantes para vivir en tierras equivalentes a las de las plantas terrestres.
Tres grupos de algas verdes están evolutivamente más cerca de las plantas terrestres que Klebsormidiophyceae es decir Charophyceae , Coleochaetophyceae y Zygnematophyceae . Entre ellos, el Charophyceae forman el plan corporal más complejo con órganos reproductivos, antheridias y oogonia. De hecho, Pringsheim, en la década de 1860, ya sugirió que Chara actualmente colocado Charophyceae está estrechamente relacionado con las plantas terrestres. Zygnematophyceae se consideran el linaje existente más cercano a las plantas terrestres, pero tienen un sistema de reproducción sexual, en el que los gametos células reproductivas que son casi del mismo tamaño se fusionan para formar cigotos, en lugar de un huevo grande y una pequeña nataciónespermatozoides. En el presente estudio, revelamos el genoma de Chara braunii , que se considera separado de las plantas terrestres hace 550 a 750 millones de años.
Aquí, 60 investigadores de 40 instituciones de 13 países participaron en el análisis del genoma de Chara braunii , un representante de Charophyceae .Han obtenido un borrador de secuencia del genoma, que es prácticamente suficiente para comparar con los genomas de otros organismos.El borrador de la secuencia del genoma se deposita en el Banco de Datos de ADN de Japón DDBJ y está disponible a través de la International Nucleotide Sequence Database Collaboration INSDC.
Este estudio fue originado por los investigadores de la Universidad de Kanazawa y la Universidad de Kobe. Se recolectaron individuos de Chara braunii en el lago Kasumigaura, Ibaraki y en la ciudad de Saijo, Ehime, Japón. Se establecieron cepas, libres de otras algas, que pueden cultivarse en laboratorios, y se utilizó para el análisis del genoma. Se estimó que el tamaño del genoma era grande aproximadamente 2 Gbp, aproximadamente dos tercios del genoma humano. Los secuenciadores Illumina de próxima generación en el Instituto Nacional de Genética, Japón, se utilizaron para la mayoría de la secuenciación del genoma.Después de ensamblar secuencias en bruto en andamios, se excluyeron las secuencias de andamio que parecían haberse originado de bacterias, y se obtuvieron 1,75 Gbp de secuencias de andamio. El ADNc el ARNm se transcribió inversamente en ADN complementario se clonó en Escherichia coli en la Universidad de Tokio.y la biblioteca resultante fue seleccionada al azar y secuenciada por un secuenciador convencional para producir subsecuencias cortas denominadas etiqueta de secuencia expresada, EST.ata se usaron junto con los datos de secuencia de alto rendimiento obtenidos de ADNc usando secuenciadores de próxima generación Illumina en la Universidad de Tokio y otros datos obtenidos de ADNc por el grupo europeo para predecir los genes contenidos, y se estimaron 35.422 estructuras de genes.
El último antepasado común de Charophyceae y se estimó que las plantas terrestres, en este estudio, poseen todos los genes conocidos de las plantas terrestres para la división celular, excepto uno, TANGLED1. Entre los genes conocidos por estar involucrados en la biosíntesis de fitohormonas y las respuestas de las plantas terrestres Chara braunii se encontró que posee todos los genes involucrados en el sistema de señalización de etileno, mientras que Klebsormidium nitens carece de un gen, EIN2. Además, Chara braunii se encuentra que tiene genes que codifican Aux / IAA y ARF, factores de transcripción genes que regulan la expresión de otros genes involucrados en la respuesta de auxina. Estos genes no se encontraron en Klebsormidium nitens . Por otro lado, dado que el receptor de tipo TIR1 no se encuentra ni en Chara braunii ni en Klebsormidium nitens, puede haber mecanismos desconocidos que actúan en la respuesta de auxina. Receptores de ácido abscísico PYR, ácido jasmónico y ácido salicílicono fueron identificados, lo que indica que los receptores encontrados en las plantas terrestres probablemente se obtuvieron después de la separación de Charophyceae y plantas terrestres. Además, Chara braunii tiene un ortólogo de GUN1, una clave del sistema para regular la síntesis de proteínas cloroplásticas mediante la señalización "retrógrada" del cloroplasto al núcleo como se ve en las plantas terrestres. Chara braunii posee más factores de transcripción que otras algas verdes cuyos genomas se han determinado.
La complejidad morfológica de Charophyceae puede haberse originado a partir de la expansión de familias de genes después de la separación de las plantas terrestres; por lo tanto, dicha expansión debería ser independiente de la de las plantas terrestres. En particular, la red de genes de especies reactivas de oxígeno ROS, quinasas similares a receptores LysM y expansión de la transcripción trihelixLas familias de factores deben tenerse en cuenta: el análisis transcriptómico de las estructuras de reproducción sexual revela un control complejo por los factores de transcripción, la actividad de la red de genes ROS y las proteínas involucradas en el almacenamiento de nutrientes y el uso ancestral del almacenamiento de tipo vegetal y las proteínas de protección contra el estrés en el cigoto.
Estos análisis basados en el Chara braunii el borrador de la secuencia del genoma muestra que ya existe una variedad de rasgos importantes para las plantas terrestres para su vida terrestre en los ancestros comunes de Charophyceae y plantas terrestres, lo que revela que esos rasgos propios de las plantas terrestres se adquirieron antes de la aparición de las plantas terrestres más antiguas.
El presente estudio reveló con éxito la secuencia del genoma de Chara braunii . Esta secuencia se mencionará en los estudios genéticos y de desarrollo en plantas terrestres, y contribuirá a comprender la evolución de las plantas terrestres. Dado que las células Chara son tan grandes, se han utilizado para estudios electrofisiológicos utilizando un microelectrodo para medir lapotencial de membrana: el conocimiento de su genoma será beneficioso para comprender los mecanismos moleculares que subyacen a tales parámetros fisiológicos.
Además, Chara braunii es una especie cosmopolita distribuida ampliamente en todo el mundo excepto en la Antártida y está adaptada ecológicamente a una variedad de ambientes. Las cepas de Chara braunii utilizadas en este estudio se recolectaron en el lago Kasumigaura, Ibaraki y en la ciudad de Saijo, Ehime, Japón.del lago Kasumigaura parece estar adaptado a aguas poco profundas con abundante luz, mientras que el de la ciudad de Saijo aparentemente está adaptado a aguas profundas con niveles de luz más bajos. Al estudiar las secuencias del genoma en relación con diferentes condiciones ambientales, es posible analizar ydilucidar los mecanismos de adaptación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kanazawa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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