中国科学院李德铢与马朋飞等：质体基因组前所未有的变异模式及其在Poales适应性进化中的潜在作用
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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BMC Biology
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Unprecedented variation pattern of plastid genomes and the potential role in adaptive evolution in Poales
Wu Hong; Li De-Zhu; Ma Peng-Fei
Published：2024-04-29
DOI：10.1186/s12915-024-01890-5
揭秘植物类群Poales的叶绿体基因组变异模式及其在适应性进化中的潜在作用
研究背景
在植物细胞中，叶绿体是光合器官，其叶绿体基因组（plastomes）在演化过程中通常保守不变。作为被广泛认为是最具经济和生态重要性的被子植物目之一，Poales被记录为一类光合自养植物中叶绿体基因组变异极大的目。
研究内容
研究团队获取了代表Poales所有16个科和5个主要类群的93个叶绿体基因组，揭示了它们的变异程度和演化模式。研究发现了广泛的变异，包括单子叶植物中最大的一个基因组，大小为225,293 bp，异质的GC含量，以及各种基因复制和丢失。此外，在被子植物中罕见的三个倒转重复（IR）拷贝和一个IR丢失现象被观察到，伴随着短IR（sIR）和小直接重复（DR）。在Poales中出现了广泛的结构异质性、多样化的倒转和异常的基因组重排，有时甚至在同一物种内也能观察到。研究发现，叶绿体基因组中的广泛重复与观察到的倒转和重排呈正相关。所有变异都显示出了沿着Poales演化的“小-大-适中”趋势，以及序列替换率。最后，研究团队发现了一些在C<sub>4</sub>谱系中主要为正选择的基因，而那些经历基因丢失的近缘谱系倾向于经历更宽松的净化选择。
研究意义
Poales中叶绿体基因组的变异可能与其成功分化成多样的栖息地和多种光合途径转变有关。我们的订单级分析揭示了Poales光合自养目中叶绿体基因组的异常演化场景，并为整个被子植物中叶绿体基因组演化提供了新的见解。
这篇文章解释了研究的重要性，深入探讨了Poales植物类群中叶绿体基因组的变异情况及其在适应性进化中的潜在作用。希望这篇简明易懂的文章能够帮助你更好地了解这一领域的研究进展。
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