Någon gång för mellan 5 miljoner och 13 miljoner år sedan, både majs och sojabönor genomgick genomdupliceringar, men Purdue University-forskare tror att de hände på väldigt olika sätt.

Damon Lisch, docent vid institutionen för botanik och växtpatologi, och Jianxin Ma, professor vid institutionen för agronomi, studerade utvecklingen av dessa stora växtväxters genom. De ville förstå de sätt på vilka genom duplicerar – skapa flera kopior av gener – och hur dessa genom förändras över tiden.

I majs, Lisch och Ma tror att dupliceringen hände när två gräsarter med liknande genom korsades, som avlägsna kusiner. Genomet från en växt var dominerande, och med tiden, förlorade redundanta kopior av gener i en mycket lägre takt än den andra.

"Du behöver inte två kopior av allt, ", sa Lisch. "Och det finns många exempel på skillnader i förlusten av redundanta gener när en hel genomduplicering är resultatet av korsningar mellan besläktade arter."

Lisch och Ma, vars resultat publicerades i tidskriften Växtcellen , tyder på att dessa skillnader uppstod från skillnader i antal och distribution av transposoner i de två genomen när de först kombinerades.

Transposoner, eller så kallade "hoppande gener, " flytta runt DNA och hotar att förändra eller skada andra gener. Växten försvarar sig mot dessa transposoner genom att stänga av deras aktivitet, ibland minska nivån av uttryck av gener runt dem. Lisch och Ma sa att de förlorade generna i majs tenderar att vara från samma subgenom och uppvisa skillnader i båda transposonerna bredvid gener och uttrycksnivåer för dessa gener.

"Om du är en gen och du har en transposon nära som har stängts av, som kan skruva ner genen också, " sa Lisch. "Det finns en fördel med att tacka nej till transposonerna, men det finns också en kostnad. Data från majs tyder på att ett av de två genomen som kombinerades för att bilda majsgenomet betalade mer av en kostnad. På grund av detta, gener i detta genom uttrycks på en lägre nivå och var mer benägna att gå förlorade med tiden."

Sojabönor, dock, har förlorat gener från båda genomen i ungefär samma takt.

"Det tyder på att när de två genomen som kom samman för att bilda sojabönens genom, de var i princip identiska, " sa Lisch.

Författarnas fynd tyder på att sojabönans genomduplicering inte kom från en korsning av avlägsna släktingar, men från växtens eget arvsmassa spontant fördubblas.

Att förstå vilken roll transposoner spelar på utvecklingen av genom kan hjälpa forskare att förstå hur växter gör kompromisser inom dessa genom.

"Detta ger insikter om hur duplicerade genom har förändrats och hur dessa förändringar kan ha påverkat växtens fenotyp som vi observerar den idag, ", sa Ma. "Detta kan underlätta upptäckter i gennätverk när vi analyserar egenskaper av agronomisk betydelse."