植物DNA C值

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簡介

無論物種的倍性水平如何，C 值指的是未複製的配子核中核 DNA 的數量。

一種名為 *Genlisea margaretae* 的食肉草本植物的基因組大小為 0.129 pg (63 Mbp)，而單子葉植物 *Trillium hagae* 的基因組大小為 264.9 pg（參考：*擬南芥* 的基因組大小為 0.321 pg；Bennett 和 Leitch，2005；Zonneveld 等人，2005；Greilhuber 等人，2006）。植物 C 值資料庫包含超過 5000 種植物物種的 C 值資訊。

基因組大小

未複製的單倍體細胞核中 DNA 的總量，或植物基因組的大小，在近幾十年來受到了越來越多的關注，因為這種重要的生物多樣性屬性的生物學、進化和生態意義已經逐漸顯現。

陸地植物中基因組大小的驚人多樣性以及某些藻類進化枝中大量多樣性——綠藻的綠藻門進化枝具有最大的變異性，範圍為 274 倍——無疑是這種興趣的促成因素。

現在很明顯，基因組大小會影響各種維度，包括基因和基因組動力學、全植物動力學、植物生長策略、植物群落組成、植物-動物相互作用、進化軌跡和生態系統動力學。

如何線上訪問植物基因組大小資料？

2001 年釋出的植物 DNA C 值資料庫第 1 版，透過在各種植物分類群之間進行廣泛的比較系統發育分析，極大地幫助了該領域的革命性發展 (例如 Leitch & Bennett，2002；Soltis 等人，2003)。

此後進行了六次更新，最近一次更新於 2019 年 4 月上線 (Leitch 等人，2019)，並彙編了來自 1067 篇原始出版物和私人交流的資訊。

植物 DNA C 值資料庫（2019 年 4 月釋出的 7.1 版）

2012 年的先前修訂版 (Bennett & Leitch，2012；Garcia 等人，2014) 包含對 10,770 個物種的估計，其中被子植物構成了大部分資料。但是，該資料庫還提供了所有其他重要陸地植物群的 C 值，包括 334 種苔蘚植物、246 種蕨類植物（單子葉植物）和 421 種裸子植物的資料（209 種蘚類、102 種苔類和 23 種角苔類）。

此外，還提供了 445 種“藻類”的資料，其中包括來自進化中幾個高階譜系的物種（即紅藻門、綠藻門和植物界內的輪藻類綠藻，以及褐藻門和異鞭毛藻門內的雜色藻）。

該資料庫的新型使用者友好介面提供了各種搜尋和輸出選項，允許使用者根據需要提取和顯示特定資訊。例如，可以使用整個資料庫或僅針對某些分類級別和譜系（例如科、屬）進行查詢。

C 值悖論

整個基因組中 DNA 的總量以鹼基對錶示。

根據所謂的 C 值悖論，基因組大小不會隨著物種的感知複雜性而同步增加，例如脊椎動物與無脊椎動物或“低等”脊椎動物與“高等”脊椎動物（紅色方框）。

這被稱為“C 值難題”，而“C 值”代表單倍體細胞擁有的 DNA 量。這是由於垃圾 DNA 造成的，垃圾 DNA 只是作為資料儲存區域的 DNA 片段（仍在爭論中）。

Roger 和 Colette Vendrely 在 1948 年觀察到的“在給定動物物種內所有個體的所有細胞中核 DNA 含量驚人的穩定性”被他們解釋為 DNA 而不是蛋白質構成基因的證據。

這種觀察到的一致性體現在 C 值一詞中。然而，人們很快就觀察到，C 值（基因組大小）在物種之間差異很大，並且這與估計的基因數量（如生物體的複雜性所反映的那樣）沒有任何關係。

對 C 統計量的理解

曲線下面積 (AUC) 與 c 統計量相同，也稱為一致性統計量，其解釋如下：

• 值低於 0.5 的模型是不良模型。

• 值為 0.5 意味著該模型在對結果進行分類方面並不比隨機機會更好。

• 值越接近 1，模型對結果進行分類的準確性就越高。

• 值為 1 表示模型可以絕對準確地對結果進行分類。

因此，c 統計量為我們提供了對模型準確分類結果能力的瞭解。

在臨床情況下，可以透過選擇所有可能的個體對來計算 c 統計量，每個對由一個具有陽性結果的個體和一個具有陰性結果的個體組成。

然後可以將 c 統計量確定為這些對中，陽性結果個體比陰性結果個體具有更高預測陽性結果機率的對的百分比。

計算 C 值

將核苷酸對（或鹼基對）數量轉換為 DNA 皮克數的反之亦然的公式為：

基因組大小 (bp) = (0.978 x 10⁹) x DNA 含量 (pg)

DNA 含量 (pg) = 基因組大小 (bp) / (0.978 x 10⁹)

1 pg = 978 Mbp

結論

舊的但更廣泛使用的術語“C 值悖論”已更新為“C 值之謎”。與早期的 C 值悖論不同，C 值之謎明確地定義為一組獨立但同樣重要的組成部分問題，例如：

• 各種真核生物的基因組中存在哪些型別和數量的非編碼 DNA？

• 這些非編碼 DNA 來自哪裡，它如何隨著時間的推移在基因組中移動？它是如何丟失的？

• 這些非編碼 DNA 對染色體、細胞核、細胞和生物體有何影響，或者它到底有什麼功能？

• 為什麼某些物種具有非常緊湊的染色體，而另一些物種則具有大量的非編碼 DNA？