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重楼百合:拥有1500亿个碱基对,细胞中DNA长90米,是人类的50倍

重楼是著名的中草药,又名七叶莲、七叶一枝花,属于多年生草本植物,常生长于阴湿处的山林当中,由于生长缓慢加上过度挖掘,野生重楼变得越来越少;在生物学分类当中,重楼属拥有近40个变种,它们当中大部分根茎可入药,重楼本身有毒性,所以使用时需小心。

重楼百合:拥有1500亿个碱基对,细胞中DNA长90米,是人类的50倍

在重楼当中,有一个非同寻常的种类,叫做重楼百合,也称衣笠草,由于原产于日本,所以又称日本重楼,本身也具有药用价值。

重楼百合:拥有1500亿个碱基对,细胞中DNA长90米,是人类的50倍

重楼百合有着世界上最庞大的基因组,基因组中拥有大约1500亿个碱基对,差不多是人类的50倍(人类基因组有31.6亿个碱基对),这意味着,重楼百合每个细胞中的DNA双螺旋连接起来,将达到90米,你很难想象如此小的细胞中,居然能塞下90米长的DNA。

重楼百合:拥有1500亿个碱基对,细胞中DNA长90米,是人类的50倍

重楼百合之所以具有如此多的基因组,和它是异源八倍体有关,基因分析表明,重楼百合由四个物种的异源多倍体杂交而来,拥有40条染色体。

多倍体是指体细胞中拥有三个或者三个以上的基因组,如果基因组来自于同一物种,则属于同源多倍体,如果基因组来自于不同物种,则属于异源多倍体;人类体细胞拥有两套基因组,分别来自于母亲和父亲,所以人类属于同源二倍体,人类精子和卵子则属于单倍体。

重楼百合:拥有1500亿个碱基对,细胞中DNA长90米,是人类的50倍

多倍体在动物中极其罕见,但是在植物中却很常见,40%以上的被子植物都是多倍体,比如香蕉是三倍体,一般马铃薯是四倍体,普通小麦是六倍体;小麦的祖先是二粒小麦,一次偶然的机会,二粒小麦和杂草节节麦(粗山羊草)的基因融合,才得到了异源六倍体的普通小麦,普通小麦的基因组拥有大约160亿个碱基对,也就是重楼百合的十分之一。

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重楼百合要管理自身庞大的基因组是一件非常麻烦的事,每次细胞分裂都需要花费较长的时间,导致重楼百合的生长非常缓慢;而且庞大的基因组在复制过程中容易出错,使得重楼百合极易走向灭绝,而且对环境变化更加敏感,移栽不易。

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