有毒入侵植物的基因数量是预期的两倍

　　

　　

　　科学家们有史以来第一次研究了索氏猪草的基因组，这是一种有毒的入侵植物，其汁液会导致皮肤灼伤。他们发现，它的基因组几乎是大多数其他植物的两倍。这项研究发表在《植物杂志》上。

　　由于猪草独特的生物活性分子可用于制造新药，该研究结果为医学和药理学的实际应用打开了大门。

　　大猪草(Heracleum sosnowskyi)是一种入侵植物，已远远超出其在北高加索的自然栖息地，对生态系统和人类健康构成重大威胁。第二次世界大战后，这种植物被认为是一种很有前途的饲料作物，在俄罗斯欧洲部分的西北部被广泛种植。

　　从那里开始，它开始扩散，迅速入侵更大的地区，通过迫使其他植物物种灭绝来减少生物多样性。此外，它的汁液中含有天然毒素，使人体，主要是皮肤和粘膜，对紫外线辐射高度敏感，通过身体接触会引起皮肤灼伤和刺激。

　　Skoltech的研究人员及其来自RAS信息传递问题研究所的同事调查了Sosnowsky猪草的完整基因组，并将其组装到染色体水平。

　　利用DNA测序仪，研究小组获得了该植物基因组的数据，并标记了单个基因，出乎意料的是，这些基因太多了:5.5万个，而大多数其他植物只有2.5万至3.5万个。在提出并验证了几个可能的假设后，研究人员发现，大量的基因复制(副本)是造成这一现象的原因。

　　“这是相当不寻常的，因为植物通常在整个基因组中都有复制，而不仅仅是在单个部分。生物中心助理教授、项目成员Maria Logacheva解释说:“Sosnowsky猪草中许多基因家族的基因数量急剧增加，这是次级代谢物合成的结果，包括线性呋喃香豆素(补骨脂素及其衍生物)，这使得猪草非常危险。”

　　研究人员彻底分析了可能与合成毒素有关的基因，这些毒素会导致皮肤在日光下灼伤，并通过实验确定了其中一种基因的功能，这种基因可以将marmesin转化为补骨脂素。

　　研究结果可用于医学和药理学研究。了解索斯诺斯基猪草基因组的具体特征将有助于识别和研究其独特的生物活性分子，这些分子可用于制造新的药物和治疗皮肤问题的方法。它们还可以帮助研究人员开发这种有害植物的生物控制和监测方法。

　　“我们计划继续我们对大猪草基因组的研究，并研究该物种在其原始栖息地和'入侵'地区的遗传多样性。我们正在收集和分析来自俄罗斯各地的样本——从加里宁格勒到远东——以找出大猪草的传播模式和策略，以及更多地了解Sosnowsky的大猪草和相关物种之间的关系，比如Mantegazzi的大猪草，它在西欧像野火一样蔓延，”Logacheva总结道。