Souhrn
Výzkum představuje komparativní genomovou analýzu 24 chromozomálních sestav genomů a dat genome skimming pro 204 druhy orchidej rodu Dendrobium. Autoři identifikují vysokou genetickou konzervaci spojenou s adaptací na prostředí a vysvětlují diverzitu druhů vlivem komprese indické tektonické desky, změn hladiny moře a srážek. Klíčovou roli v self-incompatibility (SI) hraje gen CYP734A50, přičemž type-1 SI systém mizí deletací celého S-locus.
Klíčové body
- Analýza 24 chromozomálních genomů a skimming dat pro 204 druhů Dendrobium.
- Genomová konzervace podporuje environmentální adaptabilitu.
- Diverzita druhů poháněna geologickými změnami: komprese indické desky, kolísání hladiny moře a změny srážek.
- Gen CYP734A50 spojený se self-incompatibility u SI druhů; ztráta type-1 SI skrz deleci S-locus.
- Data uložena v China National GeneBank (CNGB) pod accessiony jako CNP0005985 pro D. spatella.
Podrobnosti
Rod Dendrobium zahrnuje převážně epifytické a lithofytní orchideje, jehož diverzita a mechanismy speciace zůstávají nedostatečně objasněny na molekulární úrovni. Tento výzkum kombinuje 24 vysoce kvalitních chromozomálních sestav genomů s daty genome skimming, což umožňuje širokou komparativní analýzu. Genome skimming zahrnuje nízkou hloubku sekvenování pro rychlou identifikaci polymorfních oblastí a chloroplastních genomů, což je efektivní pro velké taxony.
Výsledky ukazují, že vysoká genomová konzervace v Dendrobium souvisí s adaptací na různá prostředí, jako jsou tropické lesy nebo skalní substráty. Speciace byla ovlivněna především kompresí indické tektonické desky, která způsobila fragmentaci habitatů, společně se změnami hladiny moře a kolísáním srážek během pleistocénu. Tyto faktory vedly k izolaci populací a rychlé diverzifikaci.
V oblasti reprodukce byl identifikován gen CYP734A50, který pravděpodobně hraje roli v self-incompatibility (SI) systémech, kde brání samoopelení. U některých druhů došlo k úplné ztrátě type-1 SI skrz deleci celého single polymorphic locus (S-locus), což umožňuje samoopelení a podporuje kolonizaci nových oblastí. Tato data poskytují genetický základ pro variabilitu, biosyntézu látek a adaptivní evoluci.
Surová sekvenační data, Hi-C mapy a sestavy genomů pro osm nově sekvenovaných druhů (např. D. spatella pod CNP0005985, D. exile pod CNP0005980) jsou dostupná v CNGB Nucleotide Sequence Archive. Podobné studie, jako pangenerická analýza Dendrobium z ledna 2025 nebo genom D. chrysotoxum z roku 2021, doplňují kontext evoluce orchidej.
Proč je to důležité
Tento výzkum posiluje porozumění genomové evoluci orchidej, největší rodiny kvetoucích rostlin, a angiospermů obecně. Nabízí data pro šlechtění odolných odrůd, konzervaci ohrožených druhů a bioinformatické modely predikce adaptace. V širším kontextu podtrhuje roli integrace geologie, klimatologie a genomiky v evolučních studiích, s potenciálem pro aplikace v zemědělství a ekologii. Pro bioinformatiky poskytuje velký dataset pro trénink algoritmů sekvenování a fylogenetické analýzy.
Zdroj: 📰 Nature.com