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　　自然界絕大部分植物都通過葉片的光合作用和根部的水分和營養(yǎng)吸收維持自養(yǎng)生存，而寄生植物則是一類通過寄生在自養(yǎng)植物上獲取能量和營養(yǎng)的植物。寄生植物獨特的起源、演化和特殊生理生態(tài)長期以來吸引著研究者的目光。旋花科莖寄生植物菟絲子寄生行為在實驗室中方便控制和觀察，近年來已成為許多探索寄生植物生理生態(tài)和進化生物學(xué)的重要研究對象。為了解密菟絲子屬植物的演化，同時也為以菟絲子為模型的寄生植物生理生態(tài)研究提供重要資源和基礎(chǔ)，近日，中國科學(xué)院昆明植物研究所功能基因組學(xué)與利用團隊吳建強研究組，以南方菟絲子（Cuscuta australis）為對象（圖 1），通過全基因組和轉(zhuǎn)錄組測序，獲得了首個寄生植物高質(zhì)量參考基因組。研究組通過比較基因組學(xué)、分子進化等分析獲得了大量信息，為了解寄生植物的演化、寄生植物與寄主間的互作提供了重要基礎(chǔ)。 

　　吳建強研究組利用純?nèi)鷾y序技術(shù)獲取了高質(zhì)量南方菟絲子參考基因組，結(jié)合基因系統(tǒng)發(fā)育分析與共線性分析，發(fā)現(xiàn)菟絲子屬與番薯屬植物的共同祖先在約750萬年前分化前經(jīng)歷了一次全基因組三倍化加倍事件（圖2），之后菟絲子經(jīng)歷了快速進化以及大規(guī)模的基因丟失。研究者設(shè)計了一套嚴(yán)格而精確的生物信息學(xué)分析方法對菟絲子全基因組基因丟失事件進行了系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)自養(yǎng)植物中保守的基因約11.7%在菟絲子基因組中發(fā)生了丟失。丟失基因大部分與光合作用、根和葉的功能與發(fā)育、植物抵御逆境與脅迫和基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控等相關(guān)。非常有趣的是菟絲子基因組中還丟失諸如FLC、 FRI、SVP、AGL17和CO等重要的開花決定基因（圖3）。這些在自養(yǎng)植物中非常重要的基因在菟絲子中的丟失很可能和它根和葉片的退化相關(guān)。菟絲子的寄生習(xí)性離不開其特有器官吸器的演化。研究者發(fā)現(xiàn)約三分之一的吸器高表達基因與自養(yǎng)植物根的高表達基因相同。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)、基因選擇壓力分析和基因家族擴張分析，該研究中找到了一系列可能與吸器功能和發(fā)育相關(guān)的基因。其中大量基因功能集中在營養(yǎng)獲取和細(xì)胞壁分解中，包括果膠酯酶、絲氨酸羧肽酶和各種轉(zhuǎn)運蛋白，此外另有大量無法注釋功能的新基因有待進一步的研究。 

　　該研究結(jié)果以“Large-scale gene losses underlie the genome evolution of parasitic plant Cuscuta australis”為題在線發(fā)表于Nature communications雜志。 孫桂玲副研究員，博士研究生許宇星以及劉暉博士為論文共同第一作者，吳建強研究員為論文通訊作者。

　　文章鏈接 

圖1.  盤繞生活在寄主身上的南方菟絲子（Cuscuta australis）

圖2.  菟絲子屬與番薯屬植物在祖先分化前約750萬年前共同經(jīng)歷了一次全基因組三倍化加倍事件 

圖 3. 南方菟絲子基因組在演化過程中發(fā)生了劇烈的基因丟失 

　　（責(zé)任編輯：李雪）