全基因组复制对植物代谢组的影响

全基因组重复(WGD)是植物中常见的突变，具有深远的进化潜力。来自比利时的植物研究人员现在已经研究了这种影响在更大的浮萍，多根Spirodela。

　　

全基因组重复(WGD)是植物中常见的突变，具有深远的进化潜力。虽然众所周知，遗传物质的增加会导致细胞尺寸增大，但基因剂量倍增对代谢组的影响在很大程度上仍未被探索。来自vib - gent植物系统生物学中心的研究人员现在已经研究了这种影响在更大的浮萍，多根螺旋藻。他们的研究结果发表在《美国植物学杂志》上。

越多越好?

基因突变是适应和进化的基础。全基因组复制(WGD)是植物进化史上最引人注目的变化之一，虽然相对常见。WGD导致的不仅仅是基因数量的增加。整套相互作用基因的重复显著影响剂量敏感途径，通过增加基因“产物”的可用性，为代谢组学多样性提供了巨大的潜力。

代谢物是细胞代谢的直接产物，是连接基因型和复杂表型的关键环节。它们在许多生物和非生物相互作用中发挥作用，如配子产生、传粉者吸引、伤口修复、结构支持以及抵御盐、干旱和紫外线辐射等环境胁迫。在整个进化过程中，一组保守的初级代谢物和激素对植物的生长发育至关重要。鉴于代谢组学的不同功能，代谢组学的变化和新颖性具有很高的进化潜力。然而，多倍体化对这些代谢组学变化的影响在很大程度上仍然未知。

“人们对多倍体的直接影响知之甚少。对wgd直接诱导的代谢组学变化的理论解释几乎完全集中在基因剂量的增加上。将理论期望(每个细胞归一化)与经验数据(每个干质量归一化)相一致是具有挑战性的。弥合理论与观测之间的差距将有助于更好地了解WGD的直接植物化学效应。——Yves Van de Peer。

代谢组学

由VIB-UGent植物系统生物学中心的Yves Van de Peer领导的团队使用发现代谢组学研究了WGD对大浮萍多根Spirodela代谢组的直接影响。以往的研究表明，WGD会影响单位生物量的细胞大小和细胞密度。为了清楚地评估基因剂量的影响，我们对每个细胞进行归一化，从而首次在代谢组水平上对每个细胞的剂量效应进行评估。

研究表明，尽管单个代谢物的反应存在相当大的差异，但每个细胞的平均代谢物丰度增加。然而，这种剂量效应在一定程度上被多倍体固有的细胞大小效应所平衡。研究人员证实，WGD诱导代谢组的定量变化，并在较小程度上诱导质变。

“为了充分了解多倍体化的直接影响，我们需要更多地关注细胞水平的影响，特别是与细胞大小有关的影响。空间转录组学和单细胞组学等技术在研究这些细胞水平的影响方面具有巨大的潜力。“