驯鹿地衣的性别比思想更多 - 遗传多样性的意外水平

驯鹿地衣。

遗传分析表明，驯鹿的地衣在比研究人员思想中更频繁地繁殖性行为。

在加拿大北部，森林地板与驯鹿地衣铺有地毯。它们看起来像一个由微小的灰色分支制成的苔藓，但它们比这陌生：它们是复合生物，真菌和藻类生活在一起。他们是驯鹿饮食的主要部分，因此名称，森林取决于他们通过生态系统移动营养。他们也至少在魁北克遍的地区，比预期的科学家们的性别更多。在美国植物学学报的一项新研究中，研究人员发现，他们检查的驯鹿性地衣有意想不到的遗传普遍性，表明地衣一直在做比科学家猜测更多的基因混合。

“我们很惊讶，因为这种驯鹿地衣的物种始终被认为是一种兴隆的克隆物种，”纸张的领先作者和魁北克大学大学的博士博物馆博物馆·阿隆索 - ·拉尔卡斯说。“它不遵循预期的模式。”

驯鹿地衣的生殖器官微观视图。

驯鹿地衣两种方式摆动：它们可以通过孢子繁殖性，或者他们可以透露自己自己。当真菌再现性，它们在触摸时向邻近的真菌发出根状结构并交换遗传信息。然后，它们释放孢子，含有遗传物质的单细胞，在风中行进并分散。当他们降落时，他们开始生长并产生新的婴儿真菌，这些婴儿真菌从父母那里截然不同。另一方面，在无性克隆繁殖中，另一方面，一种称为晶粒的整个地衣（真菌和藻类）被挤出并将其归因于与其父母的遗传相同的整个生物体。

两种生殖方法具有不同的优点。“性繁殖是非常昂贵的，”Field Museum的Grainger Bioinfinomaticicic Center和该研究共同作者的联合主任Felix Grew说。“你必须找到你的伴侣，它比在繁殖中更困难。但是，许多生物都这样做是因为当你有这种结合和遗传性状的混合时，它使您能够长期杂草在其他益处。“

加拿大森林用驯鹿地理地毯。

研究人员正在检查驯鹿地衣（Cladonia Stellaris）以了解他们的遗传模式。“我们使用DNA序列使这种地衣群体之间的遗传关系分开，”Alonso-García说。“我们测试了北部魁北克北部（Hudson Bay）的辛勤物质是否与南部（Parc National Des Grands-Jardins，距魁北克市）的辛苦群体不同。与此同时，由于在火灾后的殖民化过程中的重要作用，我们沿着火灾后连续评估了地衣遗传普遍性。“

地衣可以透露很多关于野火如何影响生态系统的事情。“野火是世界上最北部森林中最重要的干扰，它在确定植物社区的分布和构成方面发挥了重要作用，”Alonso-García说。“在东北美国，火灾后一般鉴定了四个连续的植被阶段。在第一阶段，甲壳素地衣和苔藓殖民烧毁的表面。随后，土壤被杯子和喇叭地衣覆盖。景观仍然是统一的大约20年，直到摩擦地衣的到来替代以前的植被。Cladonia Stellaris抵达最后一个，通常在火灾后三到四十年。“

通过研究驯鹿地衣的遗传变异，研究人员希望了解地衣如何在火灾后重新加入一个区域。

为了研究地衣的DNA，研究人员将地衣样品挤压并提取他们的DNA。但是地衣在这个过程中提出了额外的挑战，因为它们由真菌和藻类（或一种进行光合作用的细菌）一起生活在一起。“这意味着所有DNA都会混合在一起，我们得到一个含有真菌DNA和藻类DNA的游泳池，”Grewe说。“我们必须仔细过滤并排序序列读取生物信息。”

地衣的主体由真菌组成，因此研究人员希望专注于真菌组分的DNA。通过将DNA池与现有基因组进行比较，研究人员能够挑选属于真菌的DNA，然后他们可以比较来自魁北克州不同地区的驯鹿地衣的真菌DNA。

他们发现的是令人惊讶的：一般来说，地衣中的遗传变异比研究人员在预期的研究人员中，这表明了Hanky-Panky。“这是一般的假设是这些驯鹿的地衣主要是繁殖的繁殖，因为它们产生了孢子的证据，但现在遗传数据显示所有这种普遍性，并导致可能是某种形式的性别的假设，”格林说。

“我们期待从北魁北克的地衣彼此更相似，而不是Parc National Des Grands-Jardins的那些。然而，我们的结果表明，在北美东部地区的人口之间的C. Stellaris之间的不断迁移，“Alonso-García说。“事实上，与广泛的信念相反，我们发现了许多物种中的生殖结构，这些结构在性繁殖后形成。”

但是，虽然地衣显然正在进行更多的遗传混合，但研究人员还发现，在森林火灾之后，裁剪的新地衣在遗传上类似于之前的那些。这是违反直觉的 - 这一思想是，小克隆的地衣比特将在火灾中被摧毁，而且地衣的重新汇编将从到达其他地区的风中的孢子上生长。

“关于火灾后物种的遗传普遍性，我们发现沿着继承的四个阶段没有差异。这也很令人惊讶，因为上次火灾增加了克隆片段成功达到了该地点的概率，增强了遗传界，“Alonso-García说。

除了揭示驯鹿地衣的隐藏性生活之外，该研究可能对森林保护有影响。“我们已经了解到，自上次火不一定意味着更多的遗传界，因此北方森林的保护策略应该考虑到这一点，”Alonso-García说。“优先考虑保护区域的保护不应仅完全基于其年龄。这非常重要，因为资金通常有限，所以我们不能在整个森林中进行保护活动。“简而言之：如果保护科学家希望通过基因佩戴地衣种群保护森林的领域，森林的年龄不是唯一的普遍指标。

GREWE增加了生物信息学的重要性，以了解有机体如何彼此相关。“今天我们可以对使用生物信息学的人群的演变进行如此详细的观点，”Grewe说。“这是排序技术的提升方式的另一个良好举例，使我们能够比以往任何时候都更详细地了解生物体的演变。”

参考：“来自北美地衣林地的驯鹿地衣物种的人口基因组学”由Marta Alonso-García，Felix Grewe，Serge Payette和Juan Carlos Villararal A.，29月2021年1月29日，美国植物学杂志.DOI：
10.1002 / AJB2.1601