Turczaninowia (Dec 2022)
Тандемные дупликации генов, эуполиплоидия и вторичная диплоидизация – генетические механизмы видообразования и прогрессивной эволюции в мире растений
Abstract
В статье рассмотрены генетические механизмы видообразования у растений. Показано значение межвидовой гибридизации и полиплоидии (полногеномной дупликации, WGD) как основных для растений механизмов видообразования. Рассматриваются три пути преобразований гибридного генома, связанные с видообразованием. В первом варианте плоидность потомства в сравнении с плоидностью родителей не меняется, геном гибридной линии стабилизируется посредством возвратных скрещиваний и интрогрессии без полиплоидизации. Во втором варианте геном гибрида полиплоидизируется, первоначально нестабильный геном неополиплоида постепенно переходит в стабильное состояние эуполиплоида с сохранением полиплоидного числа хромосом, но с диплоидным типом конъюгации хромосом в мейозе. Это широко распространенный и быстрый механизм видо- и родообразования у высших растений, который обеспечил морфологическую и генетическую обособленность и адаптивность не менее 15 % современных видов высших растений, но это путь, который обычно не приводит к ароморфозам, это видообразование на уже достигнутом уровне сложности. Третий путь видообразования реализуется посредством дисплоидии и вторичной диплоидизации генома. В этом случае неополиплоид претерпевает значительные геномные перестройки и утрачивает большую часть дуплицированных копий генов, число хромосом его радикально уменьшается. У разных особей вида, вставшего на путь стохастического фракционирования генома и дисплоидии, исходная генетическая избыточность разных компонентов генома, мультиплицированных после WGD, трансформируется непредсказуемо своеобразно, что приводит к радикальному увеличению внутривидового геномного и эпигенетического полиморфизма и дает богатый материал для естественного отбора. Также показано, что у эуполиплоидов и палеополиплоидов значительную роль в наследуемых адаптациях к условиям среды и в анатомо-морфологических новациях играют сегментные и тандемные дупликации генов, не связанные с WGD. Некоторые из палеополиплоидов, оказавшиеся эволюционно прогрессивными морфотипами, обладатели ароморфозов с диплоидизированными геномами, дают начало новым филогенетическим ветвям, новым надродовым таксонам. В статье предлагается выделить роды с уникальным двухромосомным геномом Zingeria и Colpodium (x =2; 2n = 4, 8, 12) в подтрибу ZingeriinaeRodionov, subtrib. nov. – Тип: Zingeria P. A. Smirn. Кроме того, объединение в одну подтрибу HelictochloinaeRöser et Tkach родов Helictochloa и Molineriella кажется нам необоснованным с геномной точки зрения, поскольку фундаментальным различием между этими двумя родами является то, виды Molineriella несут необычный 4-хромосомный геном, в то время как видообразование в роде Helictochloa (x = 7; 2n = 14–154) идет через перебор разных сочетаний 7-хромосомных субгеномов, обозначаемых буквами E, L, B, C, M, V, G, U. Поэтому мы считаем необходимым выделить виды этого рода в отдельную подтрибу MolineriellinaeRodionov, subtrib. nov. – Type: Molineriella Rouy.
Keywords
