Исследователи завершили десятилетний проект по расшифровке генома эмблемы города Гонконга — дерева Bauhinia x blakeana. Им удалось впервые получить полную, непрерывную последовательность ДНК этого растения, охватывающую все 28 хромосом от начала до конца. Исследователи подтвердили, что дерево возникло в результате гибридизации двух видов — Bauhinia purpurea и Bauhinia variegata, которые разделены эволюционно более чем на 13 миллионов лет. Работа опубликована в журнале GigaScience.
Орхидейное дерево Гонконга (Bauhinia × blakeana) — это главный символ города, его изображение есть на флаге, гербе и монетах Гонконга. В 1965 году это растение официально выбрали городским цветком, а в 1997 году он стал эмблемой региона. Дерево впервые нашел французский садовник в 1880-х годах у берега в районе Покфулам (на западном побережье острова Гонконг), а затем размножил его в Ботаническом саду города. Оно не дает семян и может размножаться только черенками или прививками, поэтому все деревья в Гонконге — потомки одного растения. Орхидейное дерево легко узнать по крупным, ярко-розовым или пурпурным цветам, похожим на орхидеи, которые распускаются с ноября по март и украшают город даже зимой, когда другие растения не цветут.
Проект по секвенированию генома орхидейного дерева Гонконга (Bauhinia × blakeana) длился десять лет и завершился в 2025 году. Жители города сами через пожертвования финансировали исследование. Биологи стремились разгадать происхождение этого растения, ведь до сих пор это дерево считали загадкой из-за стерильности и невозможности размножения семенами.
Исследователи начали с анализа внешних особенностей (морфологических признаков) и отдельных генов. Это позволило предположить гибридное происхождение орхидейного дерева в результате скрещивания между Bauhinia purpurea и Bauhinia variegata. Однако окончательного подтверждения на уровне всего генома не было. В 2015 году ученые собрали средства на секвенирование транскриптомов (генов, с которых идет синтез РНК) трех ключевых видов. С 2019 года команда приступила к секвенированию полных геномов, используя современные технологии второго и третьего поколения секвенирования ДНК. Такой подход позволил ученым получить данные о геноме на уровне хромосом как для гибрида, так и для возможных родительских видов.
С появлением в 2023 году первой полной сборки человеческого генома, специалисты применили новые алгоритмы для доработки сборки генома орхидейного дерева. Ученые использовали метод, который помогает «разделить» гены матери и отца в гибридном растении. Сначала исследователи расшифровывали ДНК родительских видов, а затем соотнесли последовательность ДНК гибрида с родительской. В результате команда получила полный, без пропусков, геном орхидейного дерева: 28 хромосом, по 14 от каждого родителя. Это позволило точно установить происхождение: Bauhinia variegata и Bauhinia purpurea действительно оказались родительскими видами, хотя их разделяет более 13 миллионов лет эволюции. Анализ транскриптомов показал, что активность генов в цветках гибрида ближе к Bauhinia purpurea, а также выявил различия в синтезе РНК и белка с генов, связанных с биосинтезом и метаболизмом. Особое внимание исследователи уделили генам, отвечающим за окраску цветков и устойчивость к стрессам, а также за синтез веществ с потенциальной медицинской ценностью.
«Расшифровав ДНК обоих родителей, наша команда не только раскрыла вековую тайну происхождения баухинии, но и поняла, как сочетание генов отца и матери создало ее уникальные цветы. Новая методика теперь поможет изучать и другие гибриды: мы научились собирать полные геномы даже у сложных видов с высокой гетерозиготностью (по два варианта гена на организм). Для нас большая честь расшифровать ДНК растения, которое является символом Гонконга», — отметил Стивен Цуй из Китайского университета Гонконга.
Автор: Оксана Гриценко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
