葫芦科植物线粒体基因组进化特征：基因长度变异、相关性分析与系统发育关系

来自中国的研究人员针对葫芦科植物线粒体基因组（mitogenome）的显著变异问题，通过高通量测序（>1700x）和从头组装技术，首次解析了Thladiantha cordifolia的完整线粒体基因组（327,533 bp），发现其GC含量与基因组大小呈负相关（r=-0.92），非编码区扩张是主要驱动因素。研究揭示了重复序列（SSRs/TRFs）、选择压力（如cox2纯化选择）及RNA编辑（445个C-to-U位点）对基因组演化的影响，并通过系统发育分析将其定位至Momordica分支。该研究为理解植物线粒体动态进化提供了新视角。

　　

植物线粒体基因组（mitogenome）展现出惊人的可塑性，葫芦科（Cucurbitaceae）更是以尺寸和结构的剧烈差异闻名。为揭示其演化机制，研究者对未表征物种Thladiantha cordifolia进行深度测序（>1700x覆盖度），完成首个环形线粒体基因组组装（327,533 bp，GC含量45.56%），包含63个功能基因（40个蛋白编码基因、20个tRNA、3个rRNA）。

比较基因组学显示，葫芦科线粒体存在高频结构重排与保守区域并存的现象，重复DNA（如单碱基简单重复序列SSRs）是重要驱动力。有趣的是，基因组越大GC含量越低（r=-0.92），进一步分析表明这种"稀释效应"源于非编码区扩张（r=1.00），而编码区GC含量保持稳定。T. cordifolia富含SSRs但串联重复序列（TRFs）远少于南瓜（Cucurbita pepo）。

直系同源分析（33个物种）鉴定出14个核心基因簇，同时发现42个基因拷贝和显著分化，暗示动态基因丢失/获得。选择压力分析检测到保守基因（如cox₂、nad₄）的纯化选择，以及rps19_copy和ccmFC基因的正选择。密码子使用偏好与GC含量呈中度相关，但特定基因（如nad₄）的独特模式暗示翻译效率的选择压力。

研究预测T. cordifolia存在445个潜在RNA编辑位点（C-to-U型），多集中于关键基因（如nad₄），不过需实验验证。贝叶斯系统发育树将其稳健地置于葫芦科内，与苦瓜（Momordica）、葫芦（Lagenaria）和丝瓜（Luffa）构成姐妹群。这些发现为理解非编码DNA扩张、重复序列动力学及选择压力如何塑造植物线粒体基因组提供了新范式。