通过80个基因组讲述了桦树的进化故事

白桦树的森林延伸到整个欧洲，它们是一个令人惊奇的奇观：细长的白色树皮，掩映着大片的土地。但这些林地的价值超出了它们的美丽：它们是一种经济资产，为造纸，建筑，家具建造等提供原材料。一项新研究阐明了桦树的进化历史，这种树虽然具有商业价值，但仍未被科学家研究过。“桦木是北半球森林产品的主要树木之一。其他如云杉，松树和杨树，都有基因组序列，但桦树直到现在都没有，”布法罗大学生物学家维克多艾伯特说，由芬兰赫尔辛基大学的JaakkoKangasjärvi，YkäHelariutta，Petri Auvinen和JarkkoSalojärvi领导芬兰资助的项目。Helariutta也是剑桥大学的教授。

“我们测序了一个物种的大约80个个体，Betula pendula，白桦树，”Kangasjärvi说。“我们在整个范围内对该物种的种群进行抽样调查，所以芬兰上下游，一直到德国，一直到挪威和爱尔兰，一直到西伯利亚。”通过分析测序的80个基因组，该团队能够识别遗传突变可能会感兴趣的行业，包括可能影响桦树如何生长良好，并在不同的纬度和经度和不同的环境条件下光反应突变。

这项研究可以成为培育更好地满足各种行业需求的树木的起点。“在不同的环境中，什么使白桦树变得耐寒?如果你在西伯利亚种植它，芬兰的一棵树可能会死亡，因为植物具有局部适应特异性的遗传突变 - 帮助他们在被发现的地方生存，“Helariutta说。“了解这些自然适应性可以促进基因工程和人工选择。这就是为什么我们的研究对森林生物技术非常有用的原因。”

该研究将于5月8日在Nature Genetics上发表。

操纵基因以获得更好的生长

在这项研究中，研究人员通过在个别白桦树的基因组中寻找独特的DNA片段来确定感兴趣的基因突变。

与人类一样，植物从每个亲本继承每个基因的两个拷贝 - 这两个拷贝彼此略有不同。然而，在一些斑点中，生物体可能在基因的两个拷贝中具有长条带的相同DNA。这样的DNA片段指向对物种的生存和发育至关重要的遗传区域，因为这些区域是“选择性扫描”的产物，其中地理位置中的所有或大多数生物依赖于某种遗传性状。

当科学家分析来自欧洲各地的80棵白桦树的基因组时，他们发现了一系列丰富的选择性扫描基因，影响树木生长和木材生产等重要品质。

此外，该团队发现一些选择性扫描似乎与各种环境条件有关。有助于控制白桦树如何响应光PHYC和FRS10的两个基因具有与纬度，经度和温度相关的显着遗传突变，而PHYC中的突变也与降水趋势有关。对于与木材生产相关的两个基因-KAK和MED5A也发现了类似的关联。(这些基因的突变与纬度，经度和温度相关。)

“我们确定的选择性扫描可能是不同桦树种群适应当地的基础，”Salojärvi说。“西伯利亚的树木受到芬兰树木的不同选择压力，因此在这两个地方以不同方式调整基因，使这些植物能够更好地适应环境。”

“研究指出了可能对森林产品的遗传操作感兴趣的基因突变，”Auvinen说。

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