科技工作者之家
科技工作者之家APP是专注科技人才,知识分享与人才交流的服务平台。
科技工作者之家 2023-06-21
寄生植物的起源和适应性机制是进化生物学的谜团之一。寄生花(Sapria himalayana)是内寄生植物中的典型代表,也是我国唯一分布的大花草科(Rafflesiaceae)植物。寄生花寄生于崖爬藤属(Tetrastigma)植物的根或茎中,在营养生长阶段以菌丝状的形态穿插在寄主植物的细胞间隙。当接收到开花信号,它就会进入生殖生长阶段,快速分裂、膨大,形成原球茎,冲破寄主的束缚,与世人相见。寄生花无根、无茎、无叶,但绽放出硕大、艳丽的花,这一直是进化之谜。同时,与寄主的专一寄生性也是研究植物与植物互作的良好体系。
植物基因组的解析可为探讨寄生植物特殊的生活类型和探究植物间的互作机制提供理论支撑。已有研究表明,约44%的真蔷薇分支物种保守基因在寄生花核基因组中丢失,更有甚者,其质体基因组完全丢失,不能进行光合作用。同时,它与植物间存在的大量的基因交流。目前,鲜有关于寄生花特殊的生活方式及其花发育机制研究的报道。
中国科学院植物研究所金效华研究组利用三代PacBio和二代Illumina测序平台以及10X Genomics测序技术,组装了寄生花的参考基因组,并结合不同组织的转录组数据,探究了寄生花的基因组特征、特殊的生活方式和花发育的分子机制。寄生花的基因组大小约1.92Gb,注释得到13,670个蛋白质编码基因。与前人研究成果类似,寄生花核基因组确实丢失了大量与光合作用、器官形态建成和防御反应相关的基因(~54%);结合坎特利大王花(Rafflesia cantleyi)不同发育阶段的转录组数据,鉴定了决定寄生花花瓣身份的TM6基因,影响花大小、调控细胞增殖和扩张的基因;寄生花的质体基因组丢失,但能合成生命活动必需的脂肪酸、芳香族氨基酸和赖氨酸;寄生花借助寄主植物的遗传物质(基因和mRNA),调控其花发育、开花和植物防御过程;列当科(Orobanchaceae)、菟丝子属(Cuscuta)和寄生花中水平转移获得的基因(HGT)存在趋同进化,提高了寄生植物的适应性。
该研究为理解内寄生植物特殊的生活方式提供寄主以及为探索植物间的互作机制提供了新思路。6月6日,相关研究成果在线发表在《BMC生物学》(BMC biology)上。研究工作得到国家自然科学基金的支持。
论文链接
寄生在寄主植物根中的寄生花(改自Nikolov et al., 2014. Ann Bot)
寄生花不同开花阶段
脂肪酸、氨基酸生物合成通路
来源:中国科学院
原文链接:http://www.cas.cn/syky/202306/t20230621_4899240.shtml
版权声明:除非特别注明,本站所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道,不代表本站观点,仅供参考、交流、公益传播之目的。转载的稿件版权归原作者或机构所有,如有侵权,请联系删除。
电话:(010)86409582
邮箱:kejie@scimall.org.cn
基因组编辑获得“永不凋谢”的牵牛花
乳腺癌有望实现精准治疗,科学家揭开基因组秘密
PLOS Genetics:植物表观基因组编辑系统来了
Prokka:快速原核基因组、宏基因组基因注释
Horticulture Research | 征稿:园艺植物基因组
遗传学:解密古埃及木乃伊基因组
中国研究团队破解中国种茶树全基因组密码
水生植物叶绿体基因组研究取得进展
华中农业大学两教授发表“解码植物基因组:从表观基因组学到三维基因组结构”综述文章
“垃圾DNA”对于染色体组连接至关重要