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为探究寄生植物线粒体基因组（mitogenome）进化动态，尤其是半寄生植物芯芭属（Cymbaria）的情况，研究人员对 C. mongolica 和 C. daurica 的 mitogenome 进行测序、组装和特征分析。结果发现其基因组成似自养植物，有重复介导重组，且胞内和水平基因转移少。该研究为半寄生植物 mitogenome 进化研究提供了重要遗传信息。
在植物的奇妙世界里，寄生植物一直是生物学家们重点关注的对象，其中玄参科（Orobanchaceae）更是研究寄生植物进化的绝佳范例。线粒体作为细胞能量工厂，其基因组（mitogenome）的研究却困难重重。截至 2025 年 2 月，相较于叶绿体和质体基因组，已公布的 mitogenome 数量较少。玄参科包含多种生活方式的植物，是研究寄生植物细胞器基因组进化的理想模型，但该科中半寄生族芯芭族（Cymbarieae）的 mitogenome 报道缺失，严重阻碍了人们对玄参科 mitogenome 进化动态的深入理解。
为填补这一空白，内蒙古大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们选取了芯芭属的 C. mongolica 和 C. daurica 这两种广泛分布于欧亚草原东部的半寄生植物，对其 mitogenome 进行全面研究。该研究成果发表在《BMC Genomics》上，为半寄生植物 mitogenome 进化研究带来了新的曙光。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。在样本处理上，采集新鲜样本并提取基因组 DNA。测序策略上，结合 Illumina 测序和 Nanopore 单分子测序技术获取高质量 mitogenome 数据。之后，利用多种生物信息学工具对数据进行组装、注释和分析，包括使用 Wtdbg2 进行从头组装 ，Geseq 和 BLASTN 进行基因注释等；还通过 PCR 扩增和 Sanger 测序验证大重复介导的同源重组。
研究结果如下：
- 芯芭属 mitogenome 特征：C. mongolica 和 C. daurica 的 mitogenome 均由五个环状染色体组成，大小分别为 1,576,465 bp 和 1,539,836 bp，GC 含量分别为 45.4% 和 45.5%。二者共拥有 51 个独特基因，包括 33 个蛋白质编码基因（PCGs）、3 个 rRNA 基因和 15 个 tRNA 基因 ，体现出自养植物的基因含量特征。
- 比较 mitogenome 分析：在这两种植物的 mitogenome 中识别出多种重复序列，如简单序列重复（SSRs）、串联重复和分散重复。对 PCGs 的分析发现，密码子使用存在偏好，且 RNA 编辑位点以 C - U 编辑变化为主。同时，多数基因受到负选择，但 atp1、atp8 和 rps3 基因受到正选择 。
- 大重复介导的重组分析：在 C. mongolica 和 C. daurica 的 mitogenome 中分别鉴定出 4 对和 6 对大重复序列，通过实验验证这些大重复可介导同源重组，使主要构象形成多个次要构象，对基因组大小和结构产生影响。
- 系统发育关系和共线性分析：基于 24 个共享线粒体 PCGs 构建的系统发育树显示，C. mongolica 和 C. daurica 在玄参科内形成一个独立的姐妹分支，与其他寄生分支亲缘关系较远。共线性分析表明，芯芭属与其他近缘物种的 mitogenome 共线性低，结构差异大。
- 胞内和水平基因转移鉴定：在 C. mongolica 和 C. daurica 的 mitogenome 中检测到线粒体质体序列（MTPTs），但占比相对较低，分别为 2.37% 和 1.74% 。系统发育分析显示，极少基因存在潜在的胞内基因转移（IGT）和水平基因转移（HGT），且证据不足。
研究结论和讨论部分指出，半寄生的芯芭属植物 mitogenome 基因组成与自养植物相似，其较大的基因组和五环结构与大重复介导的同源重组密切相关。在系统发育上，芯芭属与其他寄生玄参科植物的关系得到明确，挑战了以往部分研究结论。此外，芯芭属 mitogenome 中几乎不存在 IGT 和 HGT，这可能与其兼性根半寄生特性和近期演化的寄生关系有关。该研究首次全面解析了芯芭族的 mitogenome，为深入研究半寄生植物的进化提供了关键见解，对理解植物寄生现象的遗传机制具有重要意义，也为后续相关研究奠定了坚实基础。
