石杉属与马尾杉属叶绿体基因组比较分析及热适应转录调控机制研究

为解决石杉属(Huperzia)与马尾杉属(Phlegmariurus)叶绿体基因组进化特征不明的问题，研究人员通过比较66个物种的叶绿体基因组，揭示两属在IR边界动态、重复序列分布及密码子使用偏好的显著差异，发现马尾杉属更高的遗传多样性与其热带适应性辐射相关。转录组分析首次阐明石杉(H. serrata)通过"光合抑制-应激补偿-能量重组"的时序调控网络实现热适应，为蕨类植物环境适应机制研究提供新视角。

　　

这项研究对石杉属(Huperzia)和马尾杉属(Phlegmariurus)这两个具有重要药用价值的古老蕨类植物进行了深入探索。通过比较66个物种的叶绿体基因组，发现石杉属基因组(153-155 kb)明显大于马尾杉属(148-151 kb)，两属在GC含量(36.25-36.39% vs 33.78-34.26%)、反向重复区(IR)边界动态等特征上存在显著分化。有趣的是，系统发育分析显示马尾杉属展现出更丰富的遗传多样性，这可能与其在潮湿热带环境中的适应性辐射有关。

研究团队通过石杉(H. serrata)的转录组数据，捕捉到其应对热胁迫的精妙调控策略：光合核心基因psaB和rrna16¹⁶持续下调以降低代谢消耗；而碳固定关键酶rbcL和转运RNA trnI-GAU在4小时迅速响应；中期修复阶段，电子传递链基因ndhG和核糖体蛋白rps8呈现倒U型表达曲线；最终通过atpI的过表达重建能量稳态。这种多阶段协同的"三部曲"适应机制，为理解古老蕨类植物的环境适应性提供了分子层面的新见解。