Allopolyploidia–a shaping force in the evolution of wheat genomes

A legújabb vizsgálatok kimutatták, hogy az allopolyploidia kétféleképpen gyorsítja a búza genomjának evolúcióját: (1) az allopoliploidizáció gyors genomváltozásokat (forradalmi változásokat) vált ki a különböző kardinális genetikai és epigenetikai változások azonnali generálásával, és (2) az allopoliploid állapot olyan szórványos genomváltozásokat (evolúciós változásokat) tesz lehetővé a faj élete során, amelyek diploid szinten nem érhetők el. A forradalmi változások magukban foglalják (1) a kódoló és nem kódoló DNS-szekvenciák nem véletlenszerű eliminációját, (2) epigenetikai változásokat, mint például a kódoló és nem kódoló DNS DNS metilációját, ami többek között a gének elnémulásához vezet, (3) gének és retroelemek aktiválását, ami viszont megváltoztatja a szomszédos gének kifejeződését. Ezek a nagymértékben reprodukálható változások az F1 hibridekben vagy a születő allopoliploidok első generációjában (generációiban) következnek be, és hasonlóak azokhoz, amelyek a természetben kétszer is előfordultak: először az allotetraploid búza kialakulásakor (körülbelül 0,5 millió évvel ezelőtt), másodszor pedig a hexaploid búza kialakulásakor (körülbelül 10 000 évvel ezelőtt). A nem kódoló szekvenciák eltávolítása a két homoeológ pár egyikéből a tetraploidoknál és két homoeológ párból a hexaploidoknál növeli a homoeológ kromoszómák differenciálódását poliploid szinten, így biztosítva az allopoliploid búza diploidszerű meiotikus viselkedésének fizikai alapját. A génexpresszió szabályozása jobb intergenomikus kölcsönhatásokhoz vezethet. A gén inaktiválása gyors diploidizációt eredményez, míg a gének aktiválása demetilációval vagy a szomszédos gének kifejeződését megváltoztató retroelemek transzkripciós aktiválásával újszerű kifejeződési mintázatokhoz vezet. Az evolúciós változások magukban foglalják (1) a kromoszómaszegmensek horizontális intergenomikus transzferét az alkotó genomok között, (2) rekombináns genomok előállítását hibridizáció és introgresszió révén különböző allopoliploid fajok között vagy – ritkábban – allopoliploidok és diploidok között, valamint (3) mutációkat. Ezek a jelenségek, amelyek a genom plaszticitását hangsúlyozzák mind a szerkezet, mind a funkció tekintetében, javíthatják az újonnan kialakult allopoliploidok alkalmazkodóképességét, és elősegíthetik gyors és sikeres meghonosodásukat a természetben.

Szólj hozzá!