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A transcriptomic hourglass in plant embryogenesis

机译:植物胚胎发生中的转录沙漏

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摘要

Animal and plant development starts with a constituting phase called embryogenesis, which evolved independently in both lineages. Comparative anatomy of vertebrate development-based on the Meckel-Serres law and von Baer's laws of embryology from the early nineteenth century-shows that embryos from various taxa appear different in early stages, converge to a similar form during mid-embryogenesis, and again diverge in later stages. This morphogenetic series is known as the embryonic 'hourglass, and its bottleneck of high conservation in mid-embryogenesis is referred to as the phylotypic stage. Recent analyses in zebrafish and Drosophila embryos provided convincing molecular support for the hourglass model, because during the phylotypic stage the transcriptome was dominated by ancient genes and global gene expression profiles were reported to be most conserved. Although extensively explored in animals, an embryonic hourglass has not been reported in plants, which represent the second major kingdom in the tree of life that evolved embryogenesis. Here we provide phylotranscriptomic evidence for a molecular embryonic hourglass in Arabidopsis thaliana, using two complementary approaches. This is particularly significant because the possible absence of an hourglass based on morphological features in plants suggests that morphological and molecular patterns might be uncoupled. Together with the reported developmental hourglass patterns in animals, these findings indicate convergent evolution of the molecular hourglass and a conserved logic of embryogenesis across kingdoms.%当拟南芥从一个单细胞合子发育成一个成熟的植物胚胎时,它会经过一个阶段,在这个阶段,从系统发生学上来说非常古老的基因优先得到表达。这证实了最近对动物所做的研究,后者显示动物也有一个相似的胚胎发生时期,这个时期与十九世纪动物学家所认定的一个发育阶段是~致的(至少对脊椎动物来说是这样):在这个阶段所有物种的胚胎都很像。 看来,在动物和植物从~个单细胞合子rn变为一个多细胞生物体的过程中,它们都独立地形成了一个相似的管理基因表达的方式,尽管它们的形态发育很不相同。
机译:动植物的发育始于称为胚胎发生的组成阶段,该阶段在两个谱系中均独立发生。脊椎动物发育的比较解剖学-基于19世纪初期的Meckel-Serres定律和von Baer的胚胎学定律-显示来自各种分类群的胚胎在早期阶段出现了不同,在胚胎发生中期会聚为相似的形式,并再次发散在以后的阶段。此形态发生系列被称为胚胎沙漏,其在胚胎中期的高度保守的瓶颈被称为系统发育阶段。斑马鱼和果蝇胚胎的最新分析为沙漏模型提供了令人信服的分子支持,因为在系统发育阶段,转录组主要由古代基因控制,据报道全球基因表达谱最保守。尽管已在动物中进行了广泛探索,但尚未在植物中报道过胚胎沙漏,而植物代表了进化树中发生胚胎发生的第二大王国。在这里,我们使用两种互补的方法,为拟南芥中的分子胚胎沙漏提供了系统转录组学证据。这一点特别重要,因为根据植物的形态特征可能不存在沙漏,这表明形态和分子模式可能是不耦合的。连同已报道的动物发育沙漏模式一起,这些发现表明分子沙漏的趋同进化和整个王国间胚胎发生的保守逻辑。%当拟南芥从一个单细胞合子发育成一个成熟的植物体内时,它会经过一个阶段,在这个阶段,从系统发生学上来说非常古老的基因优先得到表达。这证实了最近对动物处置的研究,从而显示动物也有一个相似的发生时期,这个时期与十九世纪动物学家所认定的一个发育阶段是〜致的(至少对并发症来说是这样):在这个阶段所有物种的本质都很像。看来,在动物和植物从〜个单细胞合子rn变为一个多细胞生物体的过程中,它们都独立地形成了一个相似的管理基因表达的方式,但它们的形态发育很不相同。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2012年第7418期|p.98-101A3|共5页
  • 作者单位

    Leibniz Institute of Plant Biochemistry, Independent Junior Research Group, Departmentof Molecular Signal Processing, Weinberg3,06120 Halle(Saale),Germany;

    lnstitute of Computer Science, Martin Luther University Halle-Wittenberg, 06120 Halle (Saale), Germany;

    lnstitute of Computer Science, Martin Luther University Halle-Wittenberg, 06120 Halle (Saale), Germany;

    Leibniz Institute of Plant Biochemistry, Independent Junior Research Group, Departmentof Molecular Signal Processing, Weinberg3,06120 Halle(Saale),Germany;

    lnstitute of Computer Science, Martin Luther University Halle-Wittenberg, 06120 Halle (Saale), Germany,UFZ Helmholtz Centre for Environmental Research, Department of Soil Ecology, 06120 Halle (Saale), Germany;

    lnstitute of Computer Science, Martin Luther University Halle-Wittenberg, 06120 Halle (Saale), Germany;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

  • 入库时间 2022-08-18 02:54:20

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