Research press release



ラン科のApostasia shenzhenicaのゲノム塩基配列について報告する論文が、今週に掲載される。A. shenzhenicaは、中国南東部に見られる自殖性のラン種で、多様で広範に生息するラン科植物の起源と進化に関する新たな知見が今回の研究によって得られた。

ラン科植物は、顕花植物種の約10%に相当し、その形態と生活様式は非常に多様で、地球上のほとんど全ての生息地で定着に成功している。ラン科のApostasia属(ヤクシマラン属)は、もう1つの属と共に、初期に分岐し、その他のラン科植物の姉妹系統群を形成している。今回、Zhong-Jian Liu、Yves Van de Peerたちの研究グループは、Apostasia属に分類されるA. shenzhenicaの全ゲノム塩基配列について報告し、それに加えて、ランの別の3つの亜科に属する植物のトランスクリプトーム(植物の遺伝子発現を制御するRNA分子の総体)のデータとさらに別の亜科の植物2種の新しい高品質ゲノムデータを示している。

Liuたちは、A. shenzhenicaの全ゲノム塩基配列に全ゲノム重複の発生を示す明白な証拠を発見し、全ゲノム重複が、全てのラン科植物で起こり、それらの分岐の直前に起こったと考えている。また、Liuたちは、他のラン科植物と顕花植物との比較を行って、ラン科植物の祖先種の「遺伝子の道具箱」を再現した。この道具箱は、ラン科植物の重要な新機軸の基盤となっている遺伝的機構の解明に役立つものといえる。そうした重要な新機軸には、唇弁(昆虫を引き寄せるための花の「唇」)、生殖構造体の一種であるずい柱、着生(別の植物に付着して生育すること)の進化が含まれている。

The genome sequence of the orchid Apostasia shenzhenica is reported online in Nature this week. A. shenzhenica is a self-pollinating orchid species found in southeast China, and the findings provide new insights into the origins and evolution of the diverse and widespread orchid family.

Orchids represent about 10% of flowering plant species, encompass wide diversity in their morphology and lifestyle, and have successfully colonized almost every habitat on Earth. The Apostasia genus, along with one other genus, diverged early and forms a sister lineage to the rest of the orchid family. Zhong-Jian Liu, Yves Van de Peer and colleagues report the whole genome sequence of one of its members, A. shenzhenica. They also present transcriptome data (the set of RNA molecules that control the expression of an organism’s genes) for orchids from three other subfamilies, and new high-quality genome data for two species from a further subfamily.

The authors find that A. shenzhenica shows clear evidence of a whole-genome duplication, which is shared by all orchids and occurred shortly before their divergence. Comparisons with other orchids and flowering plants enable the authors to reconstruct an ancestral orchid ‘gene toolkit’, which sheds light on the genetic mechanisms that underlie key orchid innovations. These include the development of the labellum (a ‘lip’ on the flower that attracts insects) and the reproductive structure known as the gynostemium, as well as the evolution of epiphytism (the ability to grow on another plant).

doi: 10.1038/nature23897

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