Wetenschap
Parasitaire gewoonte stimuleert structurele variatie in het plastidegenoom en genverlies bij Cuscuta-soorten
Hemiparasieten verkrijgen voedingsstoffen en anorganische zouten van waardplanten via haustoria, een gewoonte die zich minstens twaalf keer onafhankelijk heeft ontwikkeld in angiospermen. Cuscuta vertegenwoordigt een van de 12 angiosperm-ordes die onafhankelijk zijn geëvolueerd van autotrofen naar parasieten.
Morfologisch gezien zijn Cuscuta-soorten stam-nijlpaarden, met wortels en bladeren die volledig gedegenereerd zijn of zeer zwak fotosynthetisch actief of verloren zijn. Verlies van plastidegenen en functionele degeneratie van het genoom zijn verschillende keren gemeld in Cuscuta. De evolutionaire verbanden tussen het gen en de functionele degeneratie en evolutie van het genoom zijn echter nog niet opgehelderd.
Onderzoekers van de Xishuangbanna Tropical Botanical Garden (XTBG) van de Chinese Academie van Wetenschappen en hun medewerkers voerden de novo assemblage uit van 29 nieuwe plastomen, waaronder 20 monsters van zeven Cuscuta-soorten en negen autotrofe soorten van Convolvulaceae.
Ze ontcijferden het mechanisme van plastoomevolutie in Cuscuta en zijn autotrofe plantenverwanten van Cuscutaceae. Hun onderzoek is gepubliceerd in Plant Molecular Biology .
De resultaten toonden aan dat de structurele variatie van plastomen in Convolvulaceae divers was, met negen soorten structurele herschikkingen en zes soorten omgekeerde herhaling (IR) grensuitbreiding-contractie. De structurele variaties hielden nauw verband met de parasitaire levensvormovergang en kunnen zijn verergerd door de uitbreiding/contractie van de IR-grens en grote herhaalde fragmenten.
Bovendien was de plastoomdegeneratie van Cuscuta-soorten progressief, waarbij massaal genverlies slechts bij drie soorten uit de Ceratophorae-groep van het Grammica-subgenus optrad.
Over het geheel genomen bevorderde de parasitaire gewoonte van Cuscuta de blootstelling van plastoomgenen aan versoepelde selectieve beperkingen, en de accumulatie van microvariaties in een groot aantal plastoomgenen leidde tot plastoomdegeneratie.
"Onze studie levert nieuw bewijs voor een beter begrip van de evolutie, variatie en reductie van plastoom in het geslacht Cuscuta", zegt Yu Wenbin van XTBG.