奇怪的肉质植物寄生虫拥有迄今为止最奇怪的基因组之一

一种潜伏在树基周围的迷人寄生植物已经优化了它的生活策略，它已经能够修剪近三分之一的基因组。

该属，被称为蛇菰科，可能会被误认为是一种奇怪的、肉质的、粉红色的真菌，几乎从落叶中伸出。带有刺鼻的香气类似于肉体腐烂，寄生虫远非植物状。

但看似蘑菇帽的东西实际上是一个花头，它的根紧紧地缠绕在它潜伏在下面的树的根上——这是一种成功的寄生关系，其中巴拉诺弗拉从其他生物体中吸取营养。

在中国华大基因研究的遗传学家Xiaoli Chen的带领下，一组科学家发现而不是延长一种被称为豪斯托里姆进入宿主，像其他植物寄生虫一样窃取营养，巴拉诺弗拉将其肉与宿主的血管系统混合在一起地下在块茎状器官中。该器官是一个嵌合结构，宿主和寄生虫遗传物质混合在一起。

另外巴拉诺弗拉的基因组还原 - 即使对于寄生虫来说也是极端的 - 与萨普里亚：另一种但非常不同的寄生植物属。这是趋同进化的一个迷人例子，随着时间的推移，非常不同的生物体分别发展出非常相似的特征。

“在巴拉诺弗拉和萨普里亚令人震惊，”陈 说.“它指出了全寄生谱系的遗传进化非常强烈的趋同性，尽管它们外表上有不同的生活史和外观，尽管它们是从不同的光合植物群进化而来的。

寄生虫是奇妙的东西，真的。他们的生存策略是找到其他表现良好的物种，并以各种方式为自己获得好处。这有时可能会惠及东道主太;这是一个进化的神奇驱动力.

但是，当你从另一个有机体中吸取生命时，你可能不一定需要你在转向犯罪生活之前开始的所有生物功能。许多植物寄生虫已经进化到高度依赖宿主，它们的基因组也相应缩小。

寄生虫，如巴拉诺弗拉和萨普里亚被称为义务或全寄生虫，并且完全依赖他们的宿主。两者都失去了光合作用的能力，这就是绿色植物获得养分的方式。

Chen想知道这些植物是如何形成现在的形态的，并决定仔细研究它们的基因组。

这很快就变酷了...而且很奇怪。萨普里亚是全寄生虫的一个非常极端的例子。随着时间的推移，它失去了38%的基因组。但巴拉诺弗拉也不甘落后。它已经失去了相当惊人的28%的基因组。

更引人注目的是，这两种寄生虫都失去了一组相似的基因。从宿主那里获取营养意味着不再需要参与光合作用的基因。这两种寄生虫还保留了与新陈代谢相关的基因;他们仍然需要一些方法来处理被盗的营养物质。

有趣的是，研究人员发现这两种植物都失去了合成脱落酸的基因，脱落酸是植物用于信号传导和应激反应的激素。但是虽然巴洛诺弗拉不能制造脱落酸，它仍然可以用它来发出信号。这表明它可能已经失去了与某些宿主功能重叠的基因，以免伤害宿主。

“大多数丢失的基因巴拉诺弗拉可能与绿色植物的基本功能有关，这在寄生虫中在功能上已经变得不必要，”植物学家肖恩·格雷厄姆说不列颠哥伦比亚大学。

“也就是说，在某些情况下，基因损失实际上是有益的，而不是简单地反映功能丧失。它们整个脱落酸生物合成途径的丧失可能就是一个很好的例子。这可能有助于它们与寄主植物保持生理同步。这需要在未来进行测试。

这意味着寄生虫中的一些基因损失不仅仅是不必要的功能的丧失，而是对寄生虫生活方式的适应。这是一个引人入胜的发现，可以帮助我们更好地了解生物体之间的寄生和共生关系是如何演变的。

研究小组认为，其他全寄生植物可能表现出类似的特征，不仅可以帮助研究寄生虫 - 宿主关系，还可以帮助研究植物如何相互交流。

“对寄生植物的研究加深了我们对戏剧性基因组变化以及寄生植物与其宿主之间复杂相互作用的理解，”遗传学家刘欢说华大基因研究。

“基因组数据为寄生植物依赖宿主背后的进化和遗传机制提供了有价值的见解，以及它们如何操纵寄主植物生存。

该研究已发表在自然植物.

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