ag·真人官网平台基因组大小与生境类型的协同演化：石松类和蕨类植物就是一个证据

　　ag·真人官网平台基因组大小与生境类型的协同演化：石松类和蕨类植物就是一个证据对蕨类植物和石松类植物基因组进化的研究发现，基因组大小与染色体特征、系统发育和栖息地类型有关。 2C 系统发育信号较弱，而染色体碱基 (x) 较强。

　　基因组大小与染色体特征正相关，表明染色体基数 (x)、大小和多倍体化是基因组扩增的主要因素。基因组大小在不同栖息地类型之间存在显着差异，并且与栖息地类型相关。

　　多项logistic回归分析表明，2C值较高的物种更有可能是附生植物。陆地栖息地被认为是现存蕨类植物和石松植物的祖先，栖息地类型的变化随着主要分支的出现而发生。

　　随着栖息地类型的变化，基因组稳定时期就会出现。基于这些结果，可以假设栖息地类型的变化和多次全基因组重复导致了蕨类植物及其近亲在其进化史上大型基因组的发展。

　　真核生物的基因组大小显示出令人惊讶的多样性，超过 15,000 个物种的数据显示出不同的基因组大小。小孢子虫和肠杆菌科具有已知的最小基因组，而巴黎花ag·真人(官网)平台、栝楼和胡芦巴是已报道基因组最大的维管植物物种。

　　尽管这种与生物体复杂性没有明确相关性的巨大变异长期以来一直是个谜，但尽管 C 值悖论已被广泛接受，但基因组复杂性（尤其是植物）背后的机制仍然知之甚少。

　　石松植物是现存维管植物的两个主要谱系之一（另一个是蕨类植物和景天）。它们的基因组大小范围从非常小到相对较大，平均为 1.66 Gb。最近的研究表明，石松植物基因组大小的极端变化可能是由几次古多倍化事件引起的。

　　例如，在石松植物模型中发现了两个古多倍化事件。其他古多倍化事件可能发生在石松植物和真叶植物之间的分化之前，这有助于解释陆地植物的成功定殖和蕨类植物的大基因组，蕨类植物代表了早期分化的真叶植物。

　　与包括被子植物在内的其他陆生植物相比，蕨类植物是所有种子植物的姊妹类群。然而，与其他真核生物相比，蕨类植物的基因组尚未得到充分探索，它们的一些基因组大小可能与目前拥有最大基因组的水稻等物种相似。

　　研究指出，蕨类植物的基因组大小可能与多种因素有关，包括染色体数目、孢子大小和生态特征，特别是栖息地类型和环境变化，以及多倍化。直到最近，多倍化还被认为是蕨类植物基因组大的最重要机制之一，因此预计大基因组将包含大量染色体。

　　一般来说，蕨类植物的染色体数量很高。然而，基因组数据越来越多地表明，大型基因组包含许多重复序列和转座子，这有助于解释它们的庞大规模。因此，基因组大小和染色体数目之间可能不存在直接关系。

　　基因组大小进化的两种可能机制——多倍体和转座子增殖——并不相互排斥。在陆地植物漫长的进化史中，全基因组重复（WGD）被认为反复发生，特别是在蕨类植物中，但通常涉及染色体的丢失，同时还合并和删除重复序列和转座子。

　　此外，蕨类植物谱系特异性的平均染色体长度可能限制基因组大小的进化。因此，大型蕨类植物基因组的进化历史可能很复杂，涉及多种机制。

　　为此，我们通过流式细胞术测定了255份蕨类植物和石松类样本的基因组大小，并计算了2C值的系统发育信号以及基因组大小与染色体数目的相关性。

　　为了更好地理解基因组大小进化和栖息地类型变化之间的相互作用，我们评估了物种栖息地类型和基因组大小之间的关系，并对不同栖息地类型进行了祖先性状重建。

　　我们的结果提供了对蕨类植物和石松植物大基因组背后的因素的深入了解。此外，我们的工作通过 228 份新的科学报告显着扩展了有关蕨类植物基因组大小的知识。总的来说，我们的目标是利用大数据来研究现存的蕨类植物和石松植物作为栖息地类型、进化历史和基因组大小的函数。

　　真核生物基因组大小的进化很大程度上归因于基因组扩展和基因丢失或删除。基因组扩增的主要方式是多倍化和转座元件的积累，而损失主要是由于不等同源重组和非法重组造成的，损失和缺失限制了基因组的扩增。

　　与被子植物相比，蕨类植物和石松动物的基因组大小变化较小，但通常要大得多，并且平均染色体数更高。这些结果与最近对蕨类植物的研究一致，这些研究发现蕨类植物进化过程中反复出现基因组重复事件，并且多倍体物种的比例高于被子植物。

　　从历史上看，被子植物的多倍体基因组意味着多倍化后的基因组分离和减少是有效和频繁的；相反，蕨类植物的二倍化过程可能较慢。

　　在蕨类植物和石松类植物中，单个染色体的 DNA 含量被认为是有限的，并且需要多个染色体来维持更大的基因组。现有数据表明，蕨类植物和石松植物的染色体比被子植物的染色体更小且尺寸更均匀。

　　C值是众所周知的生态和环境预测指标。先前的研究表明，绿藻的基因组大小与栖息地类型有关。其中姐妹藻和绿藻出现在藻类中最早的藻类分支中，生活在底栖/淡水和地下/陆地环境中。

　　M病毒被认为已经迁移到底栖淡水栖息地，而祖先物种则出现在水下/陆地环境中。因此，向新环境的转变可能与基因组大小的大幅增加有关。

　　先前对蕨类植物的研究发现，包括栖息地类型在内的一些特征与 2C 值显着相关，尤其是湿地物种具有更大的基因组。

　　结果表明，石松类和蕨类植物的2C值与生境类型显着相关。特别是，我们的结果表明附生物种往往具有较高的 2C 值。例如，夏疆和夏蝎往往附着在森林内的树干或潮湿的岩石上。

　　相比之下，2C值较低的物种一般都是水生的，比如地中海角龙和小叶杜鹃。此外，水生萨尔维尼亚目 (Salviniales) 的平均 2C 值最低。

　　结果表明，从古代陆地栖息地到其他类型栖息地的频繁转变。在测试的三个假设中，相关性分析为我们的假设提供了最有力的支持，即栖息地类型变化先于基因组大小变化，尽管该假设的数据以及习惯类型变化与基因组大小变化相关的假设表明，有可能非-线性。模式。

　　这些栖息地类型的变化可能伴随着一段时期的基因组大小稳定。同样，在基因组稳定期间也可能发生栖息地变化。这与最近对蝾螈的研究大致一致，蝾螈拥有脊椎动物中最大的基因组。

　　在蝾螈中ag·真人(官网)平台，其进化史不同阶段栖息地类型的变化与基因组大小的微小变化有关。然而，在进化历史的不同阶段，基因组在经历了长期保守的栖息地偏好的谱系中扩展。

　　研究发现栖息地的变化与基因组的稳定性有关。当我们检查基因组大小的变化是否伴随着栖息地类型的变化时，我们没有发现明显的非线性模式，这表明基因组大小的变化并不能预测栖息地的后续变化。

　　然而，由于蕨类植物和蕨类植物的样本量较小和更密集的分类采样，数据中缺乏显着的模式，需要更彻底地检查基因组大小变化与栖息地类型变化之间的时间关系。

　　结果表明，附生蕨类植物更有可能拥有更大的基因组。几乎所有附生蕨类植物的多样化似乎仅限于新生代，蕨类植物偏爱附生栖息地，这些栖息地独立出现了几次，随后又出现了几次损失。然而，附生蕨类植物的起源仍然知之甚少，可以追溯到陆生ag·真人(官网)平台、攀缘或严格的陆生祖先。

　　基于对石松类和蕨类植物整个系统发育的生境类型的重建，我们得出陆生生境属于古老生境，在采样物种中所占比例最大，其次是附生生境。仅水生生境的属很少见，其系统发育位置主要位于纤毛虫蕨类植物的基部。

　　在薄孢子虫中，多足类栖息地类型的进化轨迹得到了很好的解决：从陆生栖息地到陆生/石生植物、石生植物/附生植物，或石生植物、附生植物。此外，我们可以观察到从早期分化昆虫到更衍生的多足类动物的转变数量逐渐增加。

　　近年来，对石松植物和蕨类植物基因组进化的研究日益增多，揭示了这两个谱系复杂的进化历史。然而，了解进化史需要在强大的系统发育框架内进行研究。

　　我们分析了基因组大小（2C 值）、染色体数目、染色体碱基数 (x) 和倍性水平的系统发育信号。结果表明，基因组大小（2C值）和基础染色体数目（x）均显示出系统发育信号，而染色体数目（2n）和倍性水平则没有明显的系统发育信号。

　　因此，我们的研究发现蕨类植物的同倍体基因组大小（1C值）与染色体数目（2n）呈正相关。我们假设基因组大小的变化可能是多倍体事件后差异基因丢失事件的结果，这些事件不影响基础染色体数（x 值）。

　　这表明染色体的碱基数在进化过程中保持稳定或很少丢失，尽管基因可能丢失或断裂。因此，染色体的碱基数可以处于稳定的选择状态，而倍性水平随着多倍性事件的发生而变化，例如在杂交物种形成期间。

　　我们的研究揭示了这些植物谱系复杂而迷人的进化。基因组大小变异与古多倍化事件、差异基因丢失和多倍体事件等因素密切相关。

　　同时，研究还表明，染色体的基本数量在进化过程中相对稳定，而倍性水平会随着多倍体事件的发生而发生变化。这些结果为深入了解植物基因组进化提供了重要线索。

　　随着技术的不断发展和研究方法的创新，我们对石松类和蕨类植物基因组大小演化的认识不断加深。这将有助于解开植物进化的秘密，并提供对植物适应性和多样性的更深入的了解。