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菟丝子寄生习性导致质体基因组结构变异和基因丢失

本站发布时间:2024-05-14 12:39:28
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半寄生生物通过吸器从寄主植物中获得营养物质和无机盐,这种习性在被子植物中至少独立进化了12次。菟丝子目是被子植物的12个目之一,它们从自养生物独立进化为寄生虫

从形态学上讲,菟丝子属物种是茎的载体,其根和叶完全退化或光合作用活性非常弱或丧失。在菟丝子中,质体基因的缺失和基因组功能的退化已经被报道了好几次。然而,其基因与基因组功能退化和进化之间的进化联系尚未阐明

中国科学院西双版纳热带植物园的研究人员及其合作者对29个新的质体进行了从头组装,其中包括来自旋花科7种菟丝子和9种自养物种的20个样品

他们破译了菟丝子及其自养植物菟丝子科近亲的质体进化机制。他们的研究发表在《植物分子生物学》上

结果表明,旋花科质体结构变异多样,有9种类型的结构重排和6种类型的反向重复(IR)边界扩展收缩。结构变化与寄生生命体转变密切相关,并且可能因IR边界膨胀收缩和大的重复片段而加剧

此外,菟丝子属物种的质体退化是进行性的,仅在Gramica亚属Ceratophora组的三个物种中发生了大规模的基因丢失

总体而言,菟丝子的寄生习性促进了质体基因暴露于宽松的选择性约束下,大量质体基因中微变异的积累导致质体退化

XTBG的于文斌说:“我们的研究为更好地了解菟丝子属的质体进化、变异和减少提供了新的证据。”

More information: Li-Qiong Chen et al, Variations and reduction of plastome are associated with the evolution of parasitism in Convolvulaceae, Plant Molecular Biology (2024). DOI: 10.1007/s11103-024-01440-1

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