驯鹿地衣的性别比思想更多 - 遗传多样性的意外水平

驯鹿地衣

驯鹿地衣。信用:Marta Alonso-García

遗传分析表明,驯鹿的地衣在比研究人员思想中更频繁地繁殖性行为。

在加拿大北部,森林地板与驯鹿地衣铺有地毯。它们看起来像一个由微小的灰色分支制成的苔藓,但它们比这陌生:它们是复合生物,真菌和藻类生活在一起。他们是驯鹿饮食的主要部分,因此名称,森林取决于他们通过生态系统移动营养。他们也至少在魁北克遍的地区,比预期的科学家们的性别更多。在一项新的研究中美国植物学杂志,研究人员发现,他们审查的驯鹿性地衣有意想不到的遗传多样性水平,表明地衣一直在彼此做更多的基因混合而不是科学家猜测。

“我们很惊讶,因为这种驯鹿地衣的物种始终被认为是一种兴隆的克隆物种,”纸张的领先作者和魁北克大学大学的博士博物馆博物馆·阿隆索 - ·拉尔卡斯说。“它不遵循预期的模式。”

驯鹿地衣生殖器官

驯鹿地衣生殖器官的显微镜观察。信贷:金Daloise

驯鹿地衣两种方式摆动:它们可以通过孢子繁殖性,或者他们可以透露自己自己。当真菌再现性,它们在触摸时向邻近的真菌发出根状结构并交换遗传信息。然后,它们释放孢子,含有遗传物质的单细胞,在风中行进并分散。当他们降落时,他们开始生长并产生新的婴儿真菌,这些婴儿真菌从父母那里截然不同。另一方面,在无性克隆繁殖中,另一方面,一种称为晶粒的整个地衣(真菌和藻类)被挤出并将其归因于与其父母的遗传相同的整个生物体。

这两种繁殖方式有不同的优势。菲尔德博物馆的Grainger生物信息中心的联合主任,也是这项研究的合著者Felix Grewe说:“有性繁殖的代价是非常昂贵的。”“你必须找到你的伴侣,这比无性繁殖要困难。”但很多生物会这样做,因为当你有这种基因特征的结合和混合时,它能让你在其他好处中长期清除负面突变。”

驯鹿地衣在森林里

覆盖着驯鹿地衣的加拿大森林。信用:Marta Alonso-García

研究人员正在检查驯鹿地衣(Cladonia Stellaris)以了解他们的遗传模式。“我们用了DNA序列使这个地衣种群之间的遗传关系分开,“Alonso-García说。“我们测试了魁北克北部(哈德森湾)的个体是否与南部(Parc National des Grands-Jardins)的个人不同于Québec城市的个人。与此同时,由于其在火灾后的殖民化过程中的重要作用,我们沿着火火后连续评估了地衣遗传多样性。“

地衣可以透露很多关于野火如何影响生态系统的事情。“野火是世界上最北部森林中最重要的干扰,它在确定植物社区的分布和构成方面发挥了重要作用,”Alonso-García说。“在东北美国,火灾后一般鉴定了四个连续的植被阶段。在第一阶段,甲壳素地衣和苔藓殖民烧毁的表面。随后,土壤被杯子和喇叭地衣覆盖。景观仍然是统一的大约20年,直到摩擦地衣的到来替代以前的植被。Cladonia Stellaris抵达最后一个,通常在火灾后三到四十年。“

通过研究驯鹿地衣的基因变异,研究人员希望了解地衣是如何在火灾后重新占领一个地区的。

为了研究地衣的DNA,研究人员将地衣样品挤压并提取他们的DNA。但是地衣在这个过程中提出了额外的挑战,因为它们由真菌和藻类(或一种进行光合作用的细菌)一起生活在一起。“这意味着所有DNA都会混合在一起,我们得到一个含有真菌DNA和藻类DNA的游泳池,”Grewe说。“我们必须仔细过滤并排序序列读取生物信息。”

地衣的主体由真菌组成,因此研究人员希望专注于真菌组分的DNA。通过将DNA池与现有基因组进行比较,研究人员能够挑选属于真菌的DNA,然后他们可以比较来自魁北克州不同地区的驯鹿地衣的真菌DNA。

他们发现的是令人惊讶的:一般来说,地衣中的遗传变异比研究人员在预期的研究人员中,这表明了Hanky-Panky。“这是一般的假设是,这些驯鹿地衣主要繁殖,因为它们产生了孢子的少数证据,但现在遗传数据显示所有这种多样性,并导致可能是某种形式的性别的假设,”Growe说。“

“我们期待从北魁北克的地衣彼此更相似,而不是Parc National Des Grands-Jardins的那些。然而,我们的结果表明,在北美东部地区的人口之间的C. Stellaris之间的不断迁移,“Alonso-García说。“事实上,与广泛的信念相反,我们发现了许多物种中的生殖结构,这些结构在性繁殖后形成。”

但是,虽然地衣显然比预期进行了更多的基因混合,研究人员还发现,在森林火灾后,出现的新的地衣在基因上与以前的地衣相似。这是违反直觉的——以前的想法是,小小的克隆地衣碎片会在火灾中被烧毁,地衣的再生会从其他地方的孢子中通过风生长出来。

“关于火灾后物种的遗传多样性,我们发现沿着继承的四个阶段没有差异。Alonso-García说,这也是惊人的,因为上次火灾增加了克隆片段成功达到了网站的概率,因此Alonso-garcía说。

除了揭示驯鹿地衣的隐藏性生活之外,该研究可能对森林保护有影响。“我们已经了解到,自上次火不一定意味着更具遗传多样性以来,因​​此北方森林的保护策略应该考虑到这一点,”Alonso-García说。“优先考虑保护区域的保护不应仅完全基于其年龄。这非常重要,因为资金通常有限,所以我们不能在整个森林中进行保护活动。“简而言之:如果保护科学家希望通过遗传多样化的地衣种群保护森林区域,森林的年龄不是唯一的多样性指标。

GREWE增加了生物信息学的重要性,以了解有机体如何彼此相关。“今天我们可以对使用生物信息学的人群的演变进行如此详细的观点,”Grewe说。“这是排序技术的提升方式的另一个良好举例,使我们能够比以往任何时候都更详细地了解生物体的演变。”

参考:2021年1月29日,美国植物学杂志

是第一个评论关于“驯鹿地衣的性行为比想象的要多——出乎意料的基因多样性”

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