活化石基因组揭开序幕

今天在开放获取期刊GigaScience上发表的文章介绍了银杏的基因组序列，现存最古老的树种。这项研究由位于浙江大学和中国科学院的BGI科学家团队进行，他们处理并分析了一个特别庞大的基因组，总共有超过100亿个DNA“字母”。银杏被认为是一种“活化石”，意味着它的形态和结构在其最初形成后的2.7亿年中几乎没有变化。鉴于其作为一个物种的长寿和生命进化树中的独特地位，银杏基因组将为植物防御昆虫和病原体的研究提供广泛的资源，并研究树木进化和整体进化的早期事件。

为了研究银杏在遗传和分子水平上的非凡生物学，对其基因组进行测序是植物生物学家的愿望清单。然而，由于其大小以及大量重复序列的存在，组装整个基因组序列将是一项艰巨的任务。银杏基因组的延伸超过10 Gb，比“模式植物” 拟南芥基因组大80倍。树的基因组也比其他植物物种更大，这些物种以极大的基因组而闻名，例如玉米或兰花。然而，对银杏的历史和生物学的浓厚兴趣使得基因组的测序和组装工作成为中国研究人员认为值得采取的挑战，并且他们成功地完成了这项工作。

BGI的Wenbin Chen解释了他们必须克服的一些困难：“产生了大量原始数据(~2 TB)，基因组装配的计算能力受到巨大数据和极高比例的挑战。重复的序列。因此需要大量的内存。“ 他接着强调了几个基因组特征：“银杏的大基因组可能是由于全基因组重复和插入非常高比例的重复序列，至少76.58%，以及由于插入而导致的所有测序物种中最长的内含子。转座因子。“

由于各种原因，满足测序挑战是值得的。其中一个肯定与其作为“活化石”的地位有关，其中很少有其他物种，包括马蹄蟹和鹦鹉螺。作为至少2.7亿年前出现的非常不寻常的非开花植物群的唯一幸存代表，银杏保留了数百万年的特征，例如象征性的扇形叶子，这是其他任何一种都看不到的。幸存的植物物种幸存下来。它进一步在植物进化树中占有非常独特的位置。

来自浙江大学的作者之一赵云鹏教授解释了这种进化的位置对研究人员非常感兴趣：“银杏代表种子植物的五个活组之一，没有活着的亲戚。这样的基因组填充了一个主要的系统发育陆地植物的差距，并提供关键的遗传资源，以解决进化问题，如裸子植物谱系的系统发育关系，陆地植物基因组和基因的进化，发育特征的创新，性别的演变以及人口和分布的历史，抗性和保护银杏。“

研究人员也对银杏在不利条件下的适应能力着迷 - 值得注意的是，银杏树是广岛原子弹爆炸爆炸中生存的为数不多的生物之一。据报道，这种坚韧可能有助于银杏在中国生存下来，使许多其他物种死亡，也可能促进个别树木的寿命，有些树木长达数千年。银杏还能够抵御各种各样的攻击者，使用化学武器对抗昆虫，细菌和真菌。

为了更好地理解银杏的防御系统，作者分析了基因组中存在的基因库众所周知，它可以起到抵御攻击者的作用。对该树超过40,000个预测基因的初步分析显示，基因家族的广泛扩展提供了多种防御机制。能够抵抗病原体的基因通常是重复的。此外，银杏通过合成直接对抗昆虫的化学物质并释放特别吸引食虫昆虫的敌人的挥发性有机化合物，在对抗昆虫方面具有双重打击力。这些研究结果表明，具有多种机制 - 基因家族的扩展，更高剂量的特定基因以及其防御基因的多功能性 - 可能与银杏的非凡弹性有关。

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