Чтобы изучить необычную биологию гинкго на генетическом и молекулярном уровне, секвенирование его генома было одной из главных задач биологов растений. Однако из-за его размера, а также из-за наличия огромного количества повторяющихся последовательностей сборка всей последовательности генома будет сложной задачей.
Геном гинкго занимает более 10 ГБ, что в 80 раз больше, чем геном «модельного растения» Arabidopsis thaliana. Геном дерева также больше, чем у других видов растений, известных своими чрезвычайно большими геномами, таких как кукуруза или орхидеи. Однако большой интерес к истории и биологии гинкго сделал работу по секвенированию и сборке генома задачей, которую исследователи из Китая сочли стоящей, и которую им удалось решить.
Венбин Чен из BGI объясняет некоторые трудности, которые им пришлось преодолеть: «Было сгенерировано огромное количество необработанных данных (~ 2 ТБ), и вычислительные возможности для сборки генома были поставлены под сомнение как из-за огромного объема данных, так и из-за чрезвычайно высокой доли повторяющиеся последовательности. Поэтому потребовалось невероятное количество памяти ». Далее он выделил несколько особенностей генома: «Большой геном гинкго мог возникнуть в результате дупликации всего генома и вставки удивительно высокой доли повторяющихся последовательностей, по крайней мере, 76,58%, и самых длинных интронов среди всех секвенированных видов из-за вставок сменные элементы ".Решение проблемы секвенирования того стоило по ряду причин. Одно, безусловно, связано с его статусом «живого ископаемого», по названию, которое разделяют несколько других видов, в том числе подковообразный краб и наутилус.
Как единственный выживший представитель весьма необычной группы нецветковых растений, появившейся не менее 270 миллионов лет назад, гинкго сохранил на протяжении миллионов лет черты, такие как характерные веерообразные листья, которых нет ни у одного другого растения. выжившие виды растений выживающие. Кроме того, он занимает уникальное положение в эволюционном древе растений.Профессор Юнпэн Чжао, один из авторов из Чжэцзянского университета, объясняет, почему это эволюционное размещение представляет большой интерес для исследователей: «Гинкго представляет собой одну из пяти живых групп семенных растений и не имеет живых родственников.
Такой геном заполняет основную филогенетическую группу. разрыв наземных растений, и предоставляет ключевые генетические ресурсы для решения вопросов эволюции, таких как филогенетические взаимоотношения линий голосеменных, эволюция генома и генов наземных растений, нововведение в особенностях развития, эволюция пола, а также история демографии и распространения, устойчивости и сохранения гинкго ".Исследователи также очарованы устойчивостью гинкго к неблагоприятным условиям — стоит отметить, что деревья гинкго были одними из немногих живых существ, которые пережили взрыв атомной бомбардировки Хиросимы. Эта выносливость, вероятно, помогла гинкго пережить периоды оледенения в Китае, которое убило многие другие виды, а также может способствовать долголетию отдельных деревьев, некоторые из которых живут до нескольких тысяч лет, согласно отчетам.
Гинкго также может защищаться от широкого круга злоумышленников, используя арсенал химического оружия против насекомых, бактерий и грибков.Чтобы лучше понять защитные системы гинкго, авторы проанализировали репертуар присутствующих в геноме генов, которые, как известно, играют роль в отражении атак злоумышленников. Первоначальный анализ более чем 40 000 предсказанных генов дерева показал обширное расширение семейств генов, обеспечивающих различные защитные механизмы. Гены, обеспечивающие устойчивость к патогенам, часто дублируются.
Кроме того, гинкго имеет двойной нокаут в борьбе с насекомыми, синтезируя химические вещества, которые непосредственно борются с насекомыми, и выделяя летучие органические соединения, которые особенно привлекают врагов насекомых, питающихся растениями. Эти результаты показали, что наличие нескольких механизмов — расширение семейств генов, более высокие дозы конкретных генов и универсальность его защитных генов — может быть связано с необычайной устойчивостью гинкго.
Затем эта информация может быть полезна для понимания системы защиты растений с целью повышения продовольственной безопасности.
