Tra i 5 e i 13 milioni di anni fa, sia il mais che la soia hanno subito duplicazioni del genoma, ma gli scienziati della Purdue University credono che siano accaduti in modi molto diversi.

Damon Lisch, professore associato presso il Dipartimento di Botanica e Patologia vegetale, e Jianxin Ma, professore presso il Dipartimento di Agronomia, studiato l'evoluzione dei genomi di queste principali piante coltivate. Volevano capire i modi in cui i genomi si duplicano, creando più copie di geni, e come quei genomi cambiano nel tempo.

Nel mais, Lisch e Ma credono che la duplicazione sia avvenuta quando due specie di erba con genomi simili si sono incrociate, come lontani cugini. Il genoma di una pianta era dominante, e nel tempo, perso copie ridondanti di geni a un tasso molto inferiore rispetto agli altri.

"Non hai bisogno di due copie di tutto, " Lisch ha detto. "E ci sono molti esempi di differenze nella perdita di geni ridondanti quando una duplicazione di un intero genoma deriva da incroci tra specie correlate".

Lisch e mamma, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista La cellula vegetale , suggeriscono che tali differenze derivano da differenze nel numero e nella distribuzione dei trasposoni nei due genomi quando sono stati combinati per la prima volta.

trasposoni, o cosiddetti "geni che saltano, "si muovono intorno al DNA e minacciano di alterare o danneggiare altri geni. La pianta si difende da quei trasposoni disattivando la loro attività, a volte riducendo il livello di espressione dei geni che li circondano. Lisch e Ma hanno detto che i geni persi nel mais tendono a provenire dallo stesso sottogenoma e mostrano differenze in entrambi i trasposoni accanto ai geni e ai livelli di espressione di quei geni.

"Se sei un gene e hai un trasposone vicino che è stato disattivato, che può anche abbassare il gene, " ha detto Lisch. "C'è un vantaggio nel rifiutare i trasposoni, ma c'è anche un costo. I dati del mais suggeriscono che uno dei due genomi che si sono combinati per formare il genoma del mais stava pagando un costo maggiore. A causa di ciò, i geni in questo genoma si esprimevano a un livello inferiore e avevano maggiori probabilità di essere persi nel tempo".

semi di soia, però, hanno perso geni da entrambi i genomi più o meno alla stessa velocità.

"Ciò suggerisce che quando i due genomi che si sono uniti per formare il genoma della soia, erano sostanzialmente identici, " ha detto Lisch.

I risultati degli autori suggeriscono che la duplicazione del genoma della soia non proveniva da un incrocio di parenti lontani, ma dal genoma stesso della pianta che si raddoppia spontaneamente.

Comprendere il ruolo svolto dai trasposoni sull'evoluzione dei genomi può aiutare gli scienziati a capire come le piante scendono a compromessi all'interno di quei genomi.

"Questo fornisce approfondimenti su come sono cambiati i genomi duplicati e su come tali cambiamenti possono aver influenzato il fenotipo della pianta come lo osserviamo oggi, "Ma ha detto. "Questo può facilitare le scoperte nelle reti genetiche mentre analizziamo i tratti di importanza agronomica".