“神圣莲花”的新序列基因组可能会持有抗衰老秘密

科学家对圣莲基因组进行了测序

来自中国的莲,更广为人知的是“圣莲”。来源:简·沈·米勒(Jane Shen-Miller) /加州大学洛杉矶分校(UCLA)

科学家们对“圣莲”的基因组进行了排序,这一发现可能揭示了有关衰老和基因缺陷的许多秘密。

A team of 70 scientists from the U.S., China, Australia and Japan today reports having sequenced and annotated the genome of the “sacred lotus,” which is believed to have a powerful genetic system that repairs genetic defects, and may hold secrets about aging successfully. The scientists sequenced more than 86 percent of the nearly 27,000 genes of the plant, Nelumbo nucifera, which is revered in China and elsewhere as a symbol of spiritual purity and longevity.

“莲花基因组是一个古老的一个,我们现在知道其ABCS,”Jane Shen-Miller是一名研究的三位相应作者之一,高级科学家Jane Shen-Miller说,高级科学家的进化中心和生命起源。“分子生物学家现在可以更容易地研究其基因在压力期间如何打开和关闭,以及这种植物的种子可以居住1300年。这是学习抗衰老秘密可以提供的抗衰老秘密的一步。“

这项研究发表在《基因组生物学》杂志上yabo124

沈密勒说,如果莲花的基因修复机制可以移植到人类或水稻、玉米和小麦等种子寿命只有几年的作物上,那么它们将非常有用。“如果我们的基因能像莲花的基因那样修复疾病,我们的衰老将会更健康。”我们需要了解它的修复机制,以及它的生化、生理和分子特性,但莲花基因组现在对所有人开放。”

20世纪90年代初,沈米勒领导的加州大学洛杉矶分校的一个研究小组在中国东北的一个湖床上发现了一颗有近1300年历史的莲子。这是一个了不起的发现,因为已知许多其他植物的种子只能存活20年或更短的时间。

1996年,沉米勒导致了另一个对中国的访问。她的团队在辽宁省工作约100个莲花种子 - 大多数约为450至500岁 - 来自当地农民的帮助。对研究人员的惊喜,超过80%的莲花种子被测试的活力发芽。Shen-Miller表示,该植物必须具有能够修复数百年衰老产生的萌发缺陷的强大遗传体系。

加州大学洛杉矶分校化学和生物化学博士后、该研究的合著者克里斯汀·布拉比·哈斯(Crysten Blaby-Haas)表示,了解莲花修复机制的工作原理及其对人类健康的可能影响,本质上是一个三步走的过程。yabovip2021“了解基因组序列是第一步。第二步是确定哪些基因有助于长寿并修复基因损伤。如果我们能找到这些基因并对其进行鉴定,那么第三步将是对人类健康的潜在应用。基因组序列将有助于未来的分析。

“下一个问题是这些基因在做什么,最大的问题是他们如何为莲花植物的寿命和其他有趣的属性做出贡献,”格拉比哈斯说。“在此之前,科学家研究了莲花,几乎就像他们是盲目的一样;现在他们可以看到。一旦你知道基因的曲目,你就有一个基础来研究他们的功能。“

基因组序列表明,与已知的数十个其他植物的基因序列相比,莲花与所有销售的祖先相似,这是一种广泛的开花植物,包括苹果,花生,番茄,棉花,仙人掌和仙人掌烟草植物。

莲花形成了奥德科家族树的单独分支;伊利诺伊大学植物生物学教授在Urbana-Champaign的植物生物学教授表示,它缺乏在这个家庭的大多数其他成员中看到的基因组的标志性三倍。yabo124武汉植物园在中国科学院。

全基因组复制——将生物体的全部遗传禀赋增加一倍或两倍——是植物进化中的重要事件,明说。一些被复制的基因保留了原有的结构和功能,另一些则逐渐适应并具有新的功能。如果这些变化是有益的,基因会持续存在;如果它们有害,它们就会从基因组中消失。

许多农业作物,包括西瓜、甘蔗和小麦,受益于基因组复制,明实验室的研究生、该研究的合著者罗伯特·范布伦(Robert VanBuren)说。

1亿年前,其他大多数双生莲的基因组复制了三倍,但研究人员发现,大约6500万年前,双生莲经历了一次单独的全基因组复制。

沈米勒说,研究衰老和压力的专家将急切地研究莲花的基因,因为这种植物非常长寿。她说:“莲花可以保存1000年,甚至可以在寒冷的天气中生存。”“它的基因组成可以对抗压力。大多数作物的保质期都不长。但莲子中的淀粉和蛋白质即使经过几个世纪的老化,仍然美味可口,并积极促进种子发芽。”

莲花的异常遗传遗传物质给予了一些独特的生存技能。它的叶子剧烈和水,它的花朵产生热量吸引粉碎机,莲花果涂有抗生素和蜡,确保它含有的种子的活力。

Blaby-Haas研究了莲花基因家庭,可能涉及如何植物代谢金属。一个家庭,特别是她的注意力。“我们发现莲花有16个这些基因,而大多数植物只有一两个,”格拉比哈斯说。“这是莲花中非常重要的蛋白质,这就是为什么它需要这么多的副本,或者重复允许出现一个新功能;我们不知道哪个是正确的。“

她说,这些基因可能与莲藕生长的独特环境有关,莲藕的根部浸在水里。(莲花是一种适应了水的陆地植物。)

沈米勒说,早在1亿3千5百万年前,恐龙还在地球上游荡的时候,人们就已经知道了这种神圣的莲花。它在中国已经种植了至少4000年,长期以来,这种植物的每个部分都被用作食物和药物。

合著者Sabeeha Merchant是加州大学洛杉矶分校的生物化学教授,他的实验室研究铁、铜和锌等金属的yabovip2021生物学。yabo124其他合著者包括J. William Schopf,加州大学洛杉矶分校进化和生命起源研究中心主任,地球和空间科学系教授,他研究了莲花湖的地质情况;以及曾在加州大学洛杉矶分校Merchant实验室工作的研究生Steven Karpowicz,他目前在东俄勒冈大学工作。

发表:Ray Ming, et al.,“长寿的神圣莲花(Nelumbo nucifera Gaertn.)的基因组”,基因组生物学2013,14:R41;yabo124doi: 10.1186 / gb - 2013 - 14 - 5 - r41

图片:Jane Shen-Miller /UCLA

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