《“大数据”可能有助于解决有关植物多样性和进化的长期问题》

  • 来源专题:外来生物入侵
  • 编译者: 王成卓
  • 发布时间:2019-01-14
  • 利用“大数据”可以帮助预测植物在这个日益由人类主导的星球上的生存状况。美国佛罗里达自然历史博物馆(Florida Museum of Natural History)的研究人员发出“行动呼吁”,呼吁利用大数据来解决有关植物多样性和进化的长期问题。在《自然植物》(Nature Plants)杂志上发表的一篇评论文章中,科学家敦促他们的同事在研究中利用大量开放获取的数据资源,并通过填补剩余的数据缺口来帮助这些资源的增长。佛罗里达博物馆馆长道格·索蒂斯(Doug Soltis)说:“利用大数据在全球范围内解决主要的生物多样性问题具有巨大的现实意义,从保护工作到预测和缓冲气候变化的影响。”利用这些工具和应用的时机已经成熟,不仅适用于植物,而且适用于所有生物群体。数据资源为科学家和自然资源保护者提供了关于地球上生命的过去、现在和未来的丰富信息。随着这些数据库的增长,不仅需要分析而且需要连接大量数据集的计算工具也在增长。通过大数据,科学家可以更清晰地了解全球植物的整体健康状况,及时诊断,制定正确的治疗方案。

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    • 来源专题:可再生能源
    • 编译者:pengh
    • 发布时间:2017-10-19
    • 阿卜杜拉国王科技大学于2017年10月17日 根据一项新的研究,红海的外科医生使用新陈代谢多样的巨型细菌来消化不同种类的藻类。这些发现不仅解释了鱼类多样性的基础,而且也为生物燃料的研究提供了宝贵的遗传资源。 由KAUST的研究人员领导的一个国际研究小组利用高通量测序技术,研究了在海洋中喂养红海鱼的肠道中共生的微生物群落。通过对基因组的分析,他们发现群落由一组被称为“Epulopiscium”的巨型细菌所控制,并且缺乏在陆地食草动物的微生物群落中所发现的多样性。 领导这项研究的KAUST研究科学家David Ngugi解释说:“在陆地脊椎动物中,植物生物质的降解通常需要来自肠道微生物的酶,每一种酶都有能力分解不同的成分。”海藻缺乏许多复杂的细胞壁成分和在陆地植物中发现的多糖,如木质素和纤维素,因此一个更简单的微生物群落很可能足以消化它们。 尽管如此,分析基因表达揭示了在以红藻或褐藻为食的外科医生中,其主要的不同之处。Ngugi说:“取决于宿主所吃的藻类,Epulopiscium有相应的酶来分解这些多糖。”“因此,你可能无法从红藻的进食宿主体内取出一种Epulopiscium,并将其移植到褐藻进食宿主体内,因为它们没有代谢能力来降解其他宿主正在吃的东西。” 这种专业化有助于解释礁鱼的多样性,因为它们将环境划分为不同的饮食生态位。在分析的基础上,研究人员提出将共生共栖菌分为3个属。 研究小组还跟踪了一整天的Epulopiscium的基因表达,发现它与宿主的生活方式相匹配,在宿主进食时,与消化相关的基因与消化有关。Ngugi说:“这真的很令人兴奋,因为它清楚地表明了巨大的细菌在肠道中的作用。” 发酵藻类的能力将使Epulopiscium成为一种有价值的遗传资源,用于开发基于藻类的生物燃料。这一发现也凸显了食物、鱼类和微生物之间的联系,这些都是珊瑚礁群落多样性的基础。Ngugi说:“为了利用珊瑚礁的特定食物资源,这种共生关系已经在进化的时间尺度上发生了。”“我们的数据表明,这不是一种可以在短时间内获得或重新建立的东西。”
  • 《有关植物进化和物种起源的新数据》

    • 来源专题:生物安全网络监测与评估
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2019-11-01
    • 当今世界上有超过500,000种植物。它们都是从一个共同的祖先演变而来的。目前尚不清楚这种生物多样性飞跃如何发生。在即将出版的《自然》杂志上,一个国际研究团队,包括马丁·路德大学的哈雷·威登伯格的科学家,展示了有关植物进化的独特项目的结果。该团队利用来自1,147个物种的遗传数据,为迄今为止的绿色植物创建了最全面的进化树。 植物的历史和进化可以追溯到大约十亿年前。藻类是最早利用叶绿体利用太阳能的生物。换句话说,它们是最早进行光合作用的植物生物。如今,有超过500,000种植物,包括水生和陆生植物。在《自然》杂志上进行的这项新研究的目的是揭示这种发展的遗传基础。 “几亿年前,一些物种开始出现并进化。但是,今天,我们有了回顾过去的工具,”当时农业和营养科学研究所的植物生理学家Marcel Quint教授解释说。 MLU。 Quint领导着同样来自MLU的生物信息学家Ivo Grosse教授领导的一个子项目,该项目是“千植物转录组计划”的一部分,该计划是一个由200名研究人员组成的全球网络。该小组收集了1147种陆地植物和藻类物种的样本,以分析每种生物的全基因组基因表达模式(转录组)。利用这些数据,研究人员重建了植物的进化发育和单个物种的出现。他们的重点是迄今为止尚未在此水平上进行研究的植物物种,包括众多藻类,苔藓和开花植物。 “这是一个非常特殊的项目,因为我们不仅分析了1000多种植物的单个成分,还分析了完整的转录组,为我们的发现提供了更为广阔的基础,” Ivo Grosse解释说。由MLU科学家领导的子项目研究了植物中大型基因家族的发展和扩展。 “这些基因家族中的一些已经在数百万年的过程中复制了。这个过程可能是植物进化的催化剂:拥有更多的遗传物质可能会释放出新的能力和全新的特征,” Marcel Quint说。该项目的主要目标之一是确定遗传重复与植物界的关键创新之间的潜在联系,例如花卉和种子的发育。 Quint和Grosse与来自马尔堡,耶拿和科隆的大学以及位于普隆的马克斯·普朗克进化生物学研究所的科学家合作进行了研究。大多数分析是由Ivo Grosse实验室的博士生Martin Porsch进行的。 研究人员使用综合数据集为植物创建了新的进化树。它表明,我们先前对植物进化的假设之一是不正确的:“我们曾经认为最大的遗传扩展发生在向开花植物的过渡过程中。毕竟,该群体包含了当今大多数现有的植物物种。”马丁·波许(Martin Porsch)说。但是,新数据表明,这种生物多样性扩展的遗传基础已经建立得很早。 “从水生植物到陆生植物的转变是所有进一步基因发展的起点。这种发展是植物面临的最大挑战,因此他们比以往任何时候都需要更多的基因创新,” Porsch继续说道。总结说:“在过渡期之后,达到平稳状态后,我们发现了遗传多样性的巨大增加。从那时起,几乎所有的遗传物质都可用来驱动进化进程并产生我们今天看到的生物多样性。”伊沃·格罗斯(Ivo Grosse)。根据研究人员的说法,开花植物的大规模扩张只是在数百万年后才开始,因为除其他外,长期以来缺乏合适的环境条件。此外,由于进化不是有计划的过程,因此某些遗传潜能只是在很久以后才显现出来,或者根本没有显现出来。