寄生花丢失的基因与其他寄生或非寄生植物对比 | Cai et al., 2021类胡萝卜素是合成ABA所需的前体,类胡萝卜素合成的基因基本全丢了,质体也没了,并且由ABA调控的一些常见的逆境响应通路也没有了。这也说明ABA代谢相关的一些途径都已经失去了原先的功能。当然,丢了不代表不用ABA,这不是还有寄主嘛。刚刚也有提到,之前的研究认为寄生花是没有质体的,直接全丢了。虽然有识别到叶绿体相关的基因,但都不是质体起源的。寄生花同时也丢失了调控质体组织、功能、分裂、定位、转录、膜合成、光合色素生物合成、以及他们的目标蛋白,这也是寄生花质体丢失的其他证据。寄生花有18.7%的基因是没有内含子的,看起来他们主要都来源于反转录。重要的基因,例如DNA和RNA代谢,干细胞维持与繁殖相关的基因,内含子长度都比较小,基因都比较精简,可能这样在转录翻译中更加的高效。有意思的是,即使寄生花并没有识别出气孔、叶片和根等器官组织,但其依然保留着相关的基因,且这些基因属于以上识别出的较为高效的基因。其中的缘由还有待挖掘。在蔷薇类已经测序的基因组中,超过1kb的内含子不到12.3%,但是在寄生花里有27.5%的intron长度超过1kb,其中很多含有转座元件。在转录组证据的支持下,最长的内含子居然能有97.8kb。通常内含子越长,说明其受到的松弛选择越明显,对基因组改变的忍耐度就越强。这样的特性也是大花草科所特有的。
寄生花有着较长的平均内含子长度 | Cai et al., 2021寄生植物从寄主身上获取基因已不是很罕见的事情了,这种从其他物种中获取基因的现象被称为水平基因转移(horizontal gene transfer, HGT),该现象最初也是在大花草科中报道的,这些转移大多数发生于核基因以及线粒体基因中。为了研究崖爬藤属与大花草科之间的寄生关系,研究团队同时进行了崖爬藤属物种(Tetrastigma voinierianum)的全基因组测序并整合了很多大花草科以及葡萄科的物种数据。分析识别到了81个直系同源对共568个基因或假基因来源于水平转移。这些基因两两间都具有内含子的结构,说明其在未发生转录翻译之前就已经发生转移了。
Sapria himalayana | xtbg.cas.cn by Mo Haibo一般来说,寄生植物的基因组一般比较都小。寄生花虽然丢失了很多基因,但其仍然具有较大的基因组。因此基因组大小与基因丢失与否没有太必然的因果性。植物的世界是很丰富的,其中埋藏了更多等待我们发现的秘密,而这些秘密也并非都遵循着先前所认知的规律。或许在今后的植物研究之中,科研工作者们也应该多留意一些非典型的现象,这些“特殊的星星”也是新发现的钥匙哟。✨✨✨|| End. || ✨✨✨参考资料Cai L, Arnold B J, Xi Z, et al. Deeply altered genome architecture in the endoparasitic flowering plant Sapria himalayana Griff.(Rafflesiaceae)[J]. Current Biology, 2021, 31(5): 1002-1011. e9.