寄生植物说服宿主长成自己的肉这也是基因组收缩的一个极端例子

如果您碰巧在森林的一角遇到了蛇舌草科植物，您可能很容易将它们误认为是生长在树根周围的真菌。它们的蘑菇状结构实际上是由微小的花朵组成的花序。

但与其他一些将吸器延伸到宿主组织中以窃取营养的寄生植物不同，蛇头藻诱导宿主植物的维管系统生长成块茎，形成一个独特的地下器官，具有混合的宿主-寄生虫组织。这种嵌合块茎是蛇头藻从寄主植物中窃取营养的界面。

但这些亚热带极端寄生植物如何进化成现在的形态引起了陈晓丽博士的兴趣，他是华大基因研究中心的科学家，也是《自然植物》上发表的一项新研究的主要作者。

陈博士和同事(包括不列颠哥伦比亚大学植物学家肖恩·格雷厄姆博士)比较了蛇舌兰和沙皮草的基因组，沙皮草是大王花科中的另一种极端寄生植物，具有非常不同的营养体。

研究显示，沙普利亚和蛇头藻在进化为全寄生生物的过程中，分别丢失了38%和28%的基因组，这对于开花植物来说是创纪录的萎缩。

“在蛇头藻和萨普里亚中观察到的相似但独立的基因丢失程度是惊人的，”陈博士说。“这表明全寄生谱系的遗传进化具有非常强的趋同性，尽管它们的生活史和外观表面上截然不同，并且尽管它们是从不同的光合植物群体进化而来的。”

研究人员发现，在蛇刀藻和沙普利亚中，与光合作用相关的基因几乎完全丧失，正如光合作用能力丧失所预期的那样。

但该研究还揭示了参与其他关键生物过程的基因的丢失——根部发育、氮吸收和开花发育的调节。这些寄生虫已经脱落或压缩了通常在绿色植物中发现的大部分基因家族——大量重复的基因植物，往往具有相关的生物功能。这支持了寄生虫仅保留那些必需的基因或基因拷贝的观点。

最令人惊讶的是，与主要植物激素脱落酸(ABA)合成相关的基因，负责植物应激反应和信号转导，在蛇舌兰和沙普利亚中同时丢失。尽管如此，研究人员仍然记录了蛇头藻花茎中ABA激素的积累，并发现参与ABA信号反应的基因仍然保留在寄生虫中。

格雷厄姆博士说：“蛇头藻中丢失的大部分基因可能与绿色植物中必需的功能有关，而这些功能在寄生虫中已变得不必要。”

“也就是说，在某些情况下，基因丢失实际上是有益的，而不是简单地反映功能丧失。它们整个ABA生物合成途径的丢失可能是一个很好的例子。它可能有助于它们与宿主保持生理同步。植物。这需要在未来进行测试。”

华大基因研究院研究员刘欢博士强调了这项研究在10KP(对10,000种植物进行基因组测序的项目)背景下的重要性。

“对寄生植物的研究加深了我们对寄生植物及其寄主之间巨大的基因组改变和复杂相互作用的理解。基因组数据为了解寄生植物对其寄主的依赖背后的进化和遗传机制以及它们如何操纵寄生植物提供了宝贵的见解。寄主植物得以生存。”

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