使用叶绿体DNA进行种子传播

植物将种子传播到整个景观中以殖民新区域，但生物学家追踪其移动是困难和昂贵的。现在，波特兰州立大学的研究人员已经开发出一种新技术，可以同时对数百种植物的叶绿体DNA进行测序，以了解植物种群如何移动的更多信息。

建立新种群的能力对于寻求扩大其范围的植物物种至关重要。几十年来，生物学家已经研究的过程中种子散布，但遗传研究的植物种群，一直通过区分遗传差异是否是花粉(男性基因)的运动的结果的难度阻碍或种子本身(含有父母双方的DNA)。为了应对这一挑战，研究人员可以对叶绿体的DNA进行测序，叶绿体是植物细胞中进行光合作用的绿色结构。在植物科学应用中发表的新工具CallHap的开发使得叶绿体的测序成本更低，更容易大量植物的基因组，准确地追踪种子在景观中的传播。

由于叶绿体通常仅从雌性植物遗传，其遗传变异性可用于追踪种子传播而不受花粉干扰。叶绿体发育缓慢，因此研究人员使用新一代测序技术来寻找基因组中的细微差异，以确定来自不同种群的两种植物如何相关。为了降低这些研究的成本，Mitchell Cruzan教授及其同事Brendan Kohrn博士和Jessica Persinger开发了CallHap，可用于同时对许多植物进行测序并随后分离出数据。

要使用CallHap，研究人员必须首先获得其目标物种的参考基因组序列，可以从之前发表的工作中获得，也可以通过对单一植物的DNA进行测序。接下来，他们应该单独对几株植物的叶绿体进行测序，并将它们与参考基因组对齐，以创建该程序使用的基本数据库。然后，CallRap可以用来同时对数百个个体进行测序，Cruzan说：“我们有动力开发这种方法，为大量植物提供整个叶绿体基因组的序列数据，从而产生大量样本所需的大样本量分散“。

Cruzan和他的团队在人工遗传网络上对CallHap进行了测试，然后用它来研究在美国俄勒冈州南部生长的雏菊加利福尼亚金矿(Lasthenia californica)的种子扩散率。“我们对我们检测到的低错误率感到非常满意，”Cruzan兴奋地说，他已经对其他四个物种进行了测试。他们的研究结果表明，多达200株植物的叶绿体可以一起测序并通过CallHap精确分离，显着降低了这些群体遗传研究的成本。

CallHap已经对种子传播提供了一些有趣的见解。Cruzan详细阐述了“在加利福尼亚枸杞研究中，我们发现仅在几十米之间的种群的叶绿体基因组中存在很大的差异，这表明该物种的种子扩散距离非常短。”他们从那里收集了六种不同植物物种的叶绿体序列数据，这些物种以各种方式传播种子，并将使用CallHap调查他们的种子传播方法如何对气候变化做出反应。

除了提供种子传播的见解外，CallHap管道还可用于估计从单亲(包括线粒体)遗传的其他类型基因组的关系，以及调查细菌和病毒的传播。