Tin tức Vũ trụ TV

Nghiên cứu bộ gen tiết lộ bí mật tiến hóa của cây đa

Ngày:
Oct 14, 2020
Tóm lược:

Cây đa Ficus microcarpa nổi tiếng với bộ rễ trên không, đâm chồi từ cành và cuối cùng vươn xuống đất. Cây cũng có mối quan hệ độc đáo với một con ong bắp cày cùng chung sống với nó và là loài côn trùng duy nhất có thể thụ phấn cho nó. Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu xác định các vùng trong bộ gen của cây sung có tác dụng thúc đẩy sự phát triển của các rễ trên không bất thường của nó và tăng cường khả năng phát tín hiệu cho loài ong bắp cày thụ phấn.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Cây đa  Ficus macrocarpa tạo ra rễ trên không tạo cho nó vẻ ngoài đặc biệt. Một nghiên cứu mới cho thấy những thay đổi bộ gen cho phép cây tạo ra rễ mọc từ cành của nó.Ảnh của Gang Wang
Cây đa Ficus macrocarpa tạo ra rễ trên không tạo cho nó vẻ ngoài đặc biệt. Một nghiên cứu mới cho thấy những thay đổi bộ gen cho phép cây tạo ra rễ mọc từ cành của nó.
Ảnh của Gang Wang

Cây đa Ficus microcarpa nổi tiếng với bộ rễ trên không, đâm chồi từ cành và cuối cùng vươn xuống đất. Cây cũng có mối quan hệ độc đáo với một con ong bắp cày đã cùng chung sống với nó và là loài côn trùng duy nhất có thể thụ phấn cho nó.

Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu xác định các vùng trong bộ gen của cây sung có tác dụng thúc đẩy sự phát triển của các rễ trên không bất thường của nó và tăng cường khả năng phát tín hiệu cho loài ong bắp cày thụ phấn.

Mỗi loại cây đa có một cây sung đặc biệt và được thụ phấn bởi một loài ong bắp cày duy nhất cùng sinh sản với nó. Trong ảnh là quả sung  Ficus hispida  và loài thụ phấn cho nó, ong bắp cày  Ceratosolen solmsi marchali .Ảnh của Gang Wang
Mỗi loại cây đa có một cây sung đặc biệt và được thụ phấn bởi một loài ong bắp cày duy nhất cùng sinh sản với nó. Trong ảnh là quả sung Ficus hispida và loài thụ phấn cho nó, ong bắp cày Ceratosolen solmsi marchali .
Ảnh của Gang Wang

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell cũng xác định vùng xác định giới tính trên cây sung có liên quan, Ficus hispida . Không giống như F. microcarpa tạo rễ trên không và mang hoa đực và hoa cái trên cùng một cây, F. hispida tạo ra cây đực và cây cái riêng biệt và không có rễ trên không.

Ray Ming, một giáo sư sinh học thực vật tại Đại học Illinois, Urbana, cho biết: Hiểu lịch sử tiến hóa của các loài Ficus và loài ong bắp cày của chúng thụ phấn là rất quan trọng vì khả năng tạo quả lớn trong nhiều môi trường sống khác nhau khiến chúng trở thành loài then chốt trong hầu hết các khu rừng nhiệt đới. Quả sung được biết là có thể nuôi dưỡng ít nhất 1.200 loài chim và động vật có vú. Cây vả là một trong những cây trồng được thuần hóa sớm nhất và xuất hiện như một biểu tượng thiêng liêng trong Ấn Độ giáo, Phật giáo và các truyền thống tâm linh khác.

Mối quan hệ giữa quả sung và ong bắp cày cũng là một thách thức khoa học hấp dẫn. Hình dạng và kích thước cơ thể của ong bắp cày tương ứng chính xác với quả vả, và mỗi loài sung tạo ra một loại nước hoa độc đáo để thu hút loài ong bắp cày thụ phấn cụ thể của nó.

Để hiểu rõ hơn về những phát triển tiến hóa này, Ming và các đồng nghiệp của ông đã phân tích bộ gen của hai loài sung, cùng với bộ gen của một con ong bắp cày thụ phấn cho cây đa.

Ray Ming, giáo sư sinh học thực vật tại Đại học Illinois, Urbana Champaign, đã dẫn đầu một nghiên cứu bộ gen của cây đa,  Ficus macrocarpa , và loài thụ phấn chính của nó, một con ong bắp cày.Ảnh của L. Brian Stauffer
Ray Ming, giáo sư sinh học thực vật tại Đại học Illinois, Urbana Champaign, đã dẫn đầu một nghiên cứu bộ gen của cây đa, Ficus macrocarpa , và loài thụ phấn chính của nó, một con ong bắp cày.
Ảnh của L. Brian Stauffer

Ming cho biết: “Khi giải trình tự bộ gen của các cây, chúng tôi nhận thấy có nhiều sự trùng lặp phân đoạn trong bộ gen của cây đa hơn là ở F. hispida , loài sung không có rễ trên không. “Những vùng nhân bản đó chiếm khoảng 27% bộ gen.”

Sự nhân đôi làm tăng số lượng gen liên quan đến quá trình tổng hợp và vận chuyển auxin, một loại hormone thúc đẩy sự phát triển của thực vật. Các vùng nhân đôi cũng chứa các gen liên quan đến miễn dịch thực vật, dinh dưỡng và sản xuất các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi báo hiệu cho các loài thụ phấn.

Ming cho biết: “Mức độ auxin trong rễ cây cao gấp 5 lần so với lá cây có hoặc không có rễ cây. Mức auxin tăng cao dường như đã kích hoạt sự sản sinh rễ trên không. Các vùng nhân đôi cũng bao gồm các gen mã cho một thụ thể ánh sáng giúp tăng tốc sản xuất auxin.

Khi họ nghiên cứu bộ gen của ong bắp cày và so sánh nó với bộ gen của những con ong bắp cày có liên quan khác, các nhà nghiên cứu quan sát thấy rằng ong bắp cày đang giữ lại và bảo tồn các gen cho các thụ thể tạo mùi phát hiện ra các hợp chất có mùi tương tự mà cây vả tạo ra. Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng những dấu hiệu bộ gen này là tín hiệu của sự tiến hóa giữa cây vả và ong bắp cày.

Ming và các đồng nghiệp của ông cũng đã phát hiện ra một gen đặc trưng cho nhiễm sắc thể Y chỉ biểu hiện ở cây đực của F. hispida và ba loài sung khác tạo ra cây đực và cây cái riêng biệt, một tình trạng được gọi là dioecy.

Ming cho biết: “Gen này đã được nhân đôi hai lần trong các bộ gen di truyền, tạo cho thực vật 3 bản sao của gen. Nhưng các loài Ficus có hoa đực và hoa cái cùng nhau trên một cây chỉ có một bản sao của gen này”. “Điều này cho thấy rõ ràng rằng gen này là một yếu tố chi phối ảnh hưởng đến việc xác định giới tính.”


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Illinois tại Urbana-Champaign, Cục Tin tức cung cấp . Bản gốc do Diana Yates viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Xingtan Zhang, Gang Wang, Shengcheng Zhang, Shuai Chen, Yibin Wang, Ping Wen, Xiaokai Ma, Yan Shi, Rui Qi, Yang Yang, Zhenyang Liao, Jing Lin, Jishan Lin, Xiuming Xu, Xuequn Chen, Xindan Xu, Fang Deng , Lihua Zhao, Yi-lun Lee, Rong Wang, Xiao-Yong Chen, Yann-rong Lin, Jisen Zhang, Haibao Tang, Jin Chen, Ray Ming. Bộ gen của Banyan Tree và Pollinator Wasp Cung cấp cái nhìn sâu sắc về quá trình tiến hóa Fig-Wasp . Tế bào , năm 2020; DOI: 10.1016 / j.cell.2020.09.043

Bài viết liên quan

Bài viết mới