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      白化蘭花中的基因可能為非光合植物所使用的寄生機制提供線索
      
			
      
				2019-01-03 11:54:36
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      植物如何放棄光合作用并成為寄生蟲?日本的一個研究小組正在對白化病和綠色蘭花中的基因表達進行綜合分析，以研究寄生植物的進化。這項研究是由工程副教授末次賢治(科學(xué)神戶大學(xué)研究生院)，準上中廣范教授和研究員MIURA千尋(農(nóng)業(yè)鳥取大學(xué)教授)，副教授YAMATO雅秀(教育千葉大學(xué)教師)，并進行了SHIGENOBU Shuji特別副教授(國立基礎(chǔ)生物學(xué)研究所)。
      

      白化蘭花中的基因可能為非光合植物所使用的寄生機制提供線索
      

      導(dǎo)致葉綠素損失的自發(fā)突變是許多植物物種中出現(xiàn)的現(xiàn)象。在正常的植物物種中，缺乏葉綠素的白化突變在消耗了種子中儲存的養(yǎng)分后枯萎了，但半寄生物種的白化病可以繼續(xù)生長甚至產(chǎn)生花。這些缺乏葉綠素的白化植物因其存活而完全依賴真菌。
      

      已經(jīng)放棄光合作用并從蘑菇和其他真菌的根部進食的植物被稱為mycoheterotrophs。大多數(shù)霉菌異養(yǎng)生物在遺傳上距離最近的自養(yǎng)植物都很長。除了能夠?qū)崿F(xiàn)其寄生生活方式的進化適應(yīng)之外，它們還有其他各種突變，因此很難確定哪個基因組幫助它們獲得寄生能力(見圖1)。
      

      本研究的重點是蘭花物種Epipactis helleborine。雖然這個物種已經(jīng)發(fā)育出綠色的葉子，乍一看似乎能夠從單獨的光合作用中存活下來，但它對半真的碳依賴。半支原體營養(yǎng)物種如E. helleborine偶爾會自發(fā)突變成白化病變，完全喪失其葉綠素(見圖2)。綠色個體和白化個體具有幾乎相同的基因組序列，使其成為遺傳分析mycoheterotrophy的理想候選者(見圖3)。因為白化病個體缺乏葉綠素，所以認為它們比綠色個體更依賴于它們的寄生能力。該研究調(diào)查了白化病中表達更多的基因與真菌寄生(真菌寄生)有關(guān)的可能性。
      

      該小組使用從3個綠色個體的根和3個來自E. helleborine的白化個體提取的RNA進行轉(zhuǎn)錄組分析。結(jié)果表明，叢枝菌根植物和自養(yǎng)蘭花中與菌根共生相關(guān)的基因組也在E. helleborine的白化個體中高表達。另外，來自與植物激素生物合成相關(guān)的多個遺傳組的表達模式顯示白化個體和植物之間的相似性與叢枝菌根真菌有關(guān)。這些結(jié)果表明，mycoheterotrophs可以通過使用與其他類型的菌根共生相似的機制來摻入真菌。到目前為止，植物學(xué)家認為，由于菌根真菌的顯著伴侶轉(zhuǎn)移，霉菌營養(yǎng)生物中的菌根共生與其他類型的菌根共生使用了不同的機制。然而，這項研究表明他們可能有比以前想象的更多的共同機制。該研究結(jié)果發(fā)表于1月19日的分子生態(tài)學(xué)網(wǎng)絡(luò)版。
      
			

			
        
      
			
      
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