确定了金鱼草花色差异的基因 两种颜色的金鱼草由扫掠和障碍物隔开
金鱼草是迷人的高大植物,花朵色彩鲜艳。在西班牙,snapdragons野生生长,这些花的颜色显示出一种非凡的模式:当从巴塞罗那开车到比利牛斯山脉时,金鱼草品种的金鱼草在道路开始时在洋红色开花,在一群黄色开花的金鱼草之前接管 - 仅用两公里长的间隔分开,花色混合在一起。这种金鱼草的混合区很少见;只有少数人知道。但为什么金鱼草混合在一起,黄色和洋红色的花朵在广阔的区域一起生长?奥地利科学技术研究所(奥地利IST)的Nick Barton和David Field,曾任Barton小组博士后现任维也纳大学助理教授,与诺维奇John Innes中心的分子遗传学家合作,研究这种模式的原因。科学家们在今天的PNAS版中写道,他们从DNA序列数据中发现了导致花色差异的基因。
“DNA测序变得越来越便宜。但分析序列数据并解释所见的模式非常困难,”Nick Barton解释说,“在这项研究中,我们使用来自金鱼草植物的序列数据来定位导致差异的各个基因穿过混合区的花色。“研究人员比较了每种颜色的50个金鱼草的基因组序列,并测量了品红色和黄色金鱼草种群之间的序列分布程度。通过绘制两个群体之间的差异的统计测量,他们发现基因组中的“岛屿”在黄色和洋红色金鱼草之间比基因组的其余部分更加不同。在金鱼草中,这些岛对应于负责花色的基因。
如何保持黄色和洋红色种群之间的巨大差异是汤姆埃利斯在尼克巴顿实验室的博士论文的主题。通过田间和IST奥地利实验的观察,他发现蜜蜂喜欢为人群中最常见的彩色花授粉:在洋红色种群中,蜜蜂主要授粉洋红色花,黄色种群,蜜蜂主要授粉黄色花。这种选择有利于最常见的类型使混合区保持清晰,并防止与花色基因相关的基因的交换。
在目前的研究中,研究人员想知道两个金鱼草群体是如何变得不同的。他们发现了snapdragon种群在花色基因上发生分歧的两个原因。首先,选择有利于颜色基因的新变种,使花朵对蜜蜂更具吸引力 - 导致这些基因扫过群体,并在DNA序列中留下尖锐的信号。其次,花基因成为基因交换的障碍。位于花基因附近或甚至之间的任何基因都不容易在群体之间交换,因此确定花色的基因周围的基因组区域变得不同。
“即使有丰富的DNA序列数据,通常很难找到物种不同的确切原因。我们的研究是多年工作的结晶,将田间工作和群体遗传学与遗传杂交相结合,并对基因表达进行分析,”Nick Barton解释说。