Allopolyploidi – en formande kraft i utvecklingen av vetets genomer

Nya studier har visat att allopolyploidi påskyndar genomutvecklingen i vete på två sätt: (1) Allopolyploidisering utlöser snabba genomförändringar (revolutionära förändringar) genom den omedelbara genereringen av en mängd olika viktiga genetiska och epigenetiska förändringar, och (2) det allopolyploida tillståndet underlättar sporadiska genomförändringar under artens livstid (evolutionära förändringar) som inte är möjliga att uppnå på diploidnivå. De revolutionära förändringarna omfattar 1) icke slumpmässig eliminering av kodande och icke-kodande DNA-sekvenser, 2) epigenetiska förändringar såsom DNA-metylering av kodande och icke-kodande DNA som bland annat leder till tystnad av gener, 3) aktivering av gener och retroelement som i sin tur ändrar uttrycket av angränsande gener. Dessa mycket reproducerbara förändringar inträffar i F1-hybriderna eller i den eller de första generationerna av de framväxande allopolyploiderna och liknar dem som inträffade två gånger i naturen: först vid bildandet av allotetraploid vete (för cirka 0,5 miljoner år sedan) och sedan vid bildandet av hexaploid vete (för cirka 10 000 år sedan). Eliminering av icke-kodande sekvenser från ett av de två homöologa paren i tetraploider och från två homöologa par i hexaploider ökar differentieringen av homöologa kromosomer på polyploid nivå, vilket ger den fysiska grunden för det diploidliknande meiotiska beteendet hos allopolyploid vete. Reglering av genuttryck kan leda till förbättrade intergenomiska interaktioner. Inaktivering av gener leder till snabb diploidisering, medan aktivering av gener genom demetylering eller genom transkriptionell aktivering av retroelement som ändrar uttrycket av angränsande gener leder till nya uttrycksmönster. De evolutionära förändringarna omfattar 1) horisontell intergenomisk överföring av kromosomsegment mellan de ingående genomerna, 2) framställning av rekombinanta genomer genom hybridisering och introgression mellan olika allopolyploida arter eller, mer sällan, mellan allopolyploida och diploida arter, och 3) mutationer. Dessa fenomen, som betonar genomets plasticitet när det gäller både struktur och funktion, kan förbättra anpassningsförmågan hos de nybildade allopolyploiderna och underlätta deras snabba och framgångsrika etablering i naturen.

Lämna en kommentar