Отражение независимого аллополиплоидного происхождения в профилях экспрессии генов двух родственных видов тысячелистника (Achillea, Asteraceae)

Введение: Полиплоидные виды нередко возникают неоднократно. Хотя это хорошо известно, данных о том, насколько различается экспрессия генов у разных аллотетраплоидных видов, сформировавшихся от одних и тех же родительских видов, мало. Тетраплоидные виды тысячелистника Achillea alpina и A. wilsoniana независимо возникли в результате аллополиплоидизации диплоидных A. acuminata и A. asiatica. Генетические и географические особенности их происхождения установлены в предыдущих исследованиях, что создало прочную основу для сравнения профилей экспрессии генов у независимо возникших родственных аллополиплоидных видов.

Результаты: Для оценки 1) видоспецифичной экспрессии и коэкспрессии генов у четырёх видов; 2) закономерностей наследования родительской экспрессии; 3) вклада родителей в экспрессию генов у аллотетраплоидных видов и смещения экспрессии гомеологов — мы провели сравнительный анализ данных секвенирования РНК двух тетраплоидных видов Achillea и их диплоидных предков. Диплоидный A. asiatica вносил больший вклад, чем A. acuminata, в транскриптомы обоих тетраплоидов и характеризовался также более выраженным смещением экспрессии гомеологов в этих транскриптомах, что, возможно, отражает материнский эффект. При сравнении экспрессируемых генов двух аллотетраплоидов мы обнаружили, что около 30% генов у каждого из них экспрессировались видоспецифично; для этих генов наиболее часто встречались термины онтологии генов, относящиеся к «защитному ответу». Несмотря на наличие видоспецифичных и дифференциально экспрессируемых генов у двух аллотетраплоидов, изменения их транскриптомов по сравнению с диплоидными предками были сходными.

Выводы: Два независимо возникших аллотетраплоидных вида Achillea различались по экспрессии генов, и некоторые из этих различий, вероятно, связаны с неодинаковой адаптацией в ходе последующей эволюции после видообразования. Вместе с тем при сравнении с предками они демонстрировали сходные профили экспрессии. Такое сходство можно ожидать, если объединённые в тетраплоидах диплоидные геномы похожи, как в случае этих двух аллотетраплоидов.