猪草基因组的基因数量是预期的两倍

科学家们首次分析了索斯诺夫斯基猪草的基因组序列，这是一种有毒的入侵植物，其汁液与皮肤接触时会引起灼伤。事实证明，该物种基因组中的基因数量几乎是大多数其他植物平均基因数量的两倍。作者的工作可能会在医学和药理学中找到实际应用，因为索斯诺斯基大猪草独特的生物活性分子可用于新药的开发。

索斯诺夫斯基大猪草（莫斯科地区，苏哈诺沃庄园附近）

该研究结果得到了俄罗斯科学基金会（RSF）总统计划的资助，发表在《植物杂志》上。索斯诺斯基大猪草 (Heracleum sosnowskyi) 是一种入侵植物，已广泛传播到北高加索自然栖息地之外，对生态系统和人类健康构成严重威胁。

第二次世界大战后，该植物被认为是一种有前途的饲料作物，并在俄罗斯欧洲部分西北部的田野中积极种植，并从那里开始传播。猪草生长迅速并占据大片区域，抑制了当地的植物群。这可能导致生物多样性减少和其他物种的流离失所。此外，植物汁液含有天然毒素，会增加身体（通常是皮肤和粘膜）对紫外线辐射影响的敏感性。正是因为它们，与大猪草的身体接触会导致人体皮肤灼伤和刺激。

Illumina Hiseq 测序仪，其数据用于组装基因组并分析 hogweed 基因的活性

来自斯科尔科沃科学技术研究所（莫斯科）和俄罗斯科学院哈尔克维奇信息传输问题研究所（莫斯科）的科学家检查了索斯诺夫斯基大猪草的完整基因组，将其收集到染色体水平。作者使用测序仪（一种读取 DNA 的设备）获得了猪草基因组的数据，然后在所得序列中标记了各个基因。

出乎意料的是，他们的数量很多。虽然大多数植物有 25 至 35000 个基因，但在猪草基因组中发现了超过 55000 个基因。科学家们提出了几个假设来解释这一现象，并对它们进行了测试，结果发现，基因数量如此之多的原因是它们的大量加倍（重复）——这意味着许多基因有几个额外的拷贝。

“这是一个相当不寻常的现象。对于植物来说，全基因组复制更为典型，即基因组所有部分（而不是单个片段）的拷贝数增加数倍。Hogweed 中基因数量急剧增加的许多基因家族与次级代谢产物的合成有关，包括线性呋喃香豆素（补骨脂素及其衍生物）。正是这些物质赋予了猪草危险的特性，”该项目的参与者、斯科尔科沃科学技术研究所的雇员、俄罗斯科学基金会资助的玛丽亚·洛加切娃（Maria Logacheva）说道。

作者还详细分析了可能参与导致光烧伤的毒素合成的基因。作者通过实验确定了其中一个基因的功能：将 marmesin 转化为补骨脂素。

研究结果将有助于医学和药理学。了解索斯诺斯基大猪草的基因组特征将使我们能够识别和研究独特的生物活性分子，这些分子可用于开发治疗皮肤病的新药和治疗方法。他们还可以帮助开发针对这种危险的入侵物种的生物控制和监测方法。

“我们计划开展猪草基因组方面的工作。特别是，我们将研究该物种在原始地区和“捕获”地区的遗传多样性。我们收集并分析来自俄罗斯各地（从加里宁格勒到远东）的样本。这将有助于了解大猪草的模式和分布策略，并了解索斯诺夫斯基大猪草和相关物种之间的关系，特别是在西欧积极传播的曼特加齐大猪草。”玛丽亚·洛加切娃。