《Frontiers in Plant Science》：Interkingdom horizontal gene transfer in plants: a perspective on methodological limitations and evolutionary alternatives
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在过去的十年中，大量研究暗示植物基因组受到了跨界水平基因转移（interkingdom horizontal gene transfer, iHGT）的显著影响。尽管这一过程在真核生物——特别是多细胞生物——中的普遍性仍然是一个活跃的讨论领域，但许多已报道的植
在过去的十年中，大量研究暗示植物基因组受到了跨界水平基因转移（interkingdom horizontal gene transfer, iHGT）的显著影响。尽管这一过程在真核生物——特别是多细胞生物——中的普遍性仍然是一个活跃的讨论领域，但许多已报道的植物iHGT候选基因并不总是经过替代进化解释的检验。这引发了这样一种可能性，即iHGT对植物基因组进化的贡献可能不如目前所提出的那样普遍。在这篇观点文章中，研究人员重新审视了通常用于支持植物中iHGT的证据，并考虑了可能产生类似系统发育模式的合理替代情景。此外，还概述了当前用于检测iHGT方法的关键局限性，并提出了改进未来分析的方向。其目标是鼓励仔细评估用于推断iHGT的标准，并促进对其在植物基因组进化中潜在影响的平衡观点。
该论文题为《Interkingdom horizontal gene transfer in plants: a perspective on methodological limitations and evolutionary alternatives》，发表于《Frontiers in Plant Science》。研究人员针对近年来植物跨界水平基因转移（iHGT）研究领域存在的争议与问题，进行了系统的批判性回顾与反思。随着测序技术的发展，大量研究声称在植物基因组中发现了源自细菌等其他界的基因，认为iHGT是植物适应陆地环境、抵抗非生物胁迫及代谢多样化的关键驱动力。然而，研究人员指出，这些结论往往建立在有限的证据之上，且忽视了更为简约的进化解释。为此，该研究旨在厘清iHGT研究的现状，揭示现有方法的局限性，并提出更为严谨的评估框架。
在研究技术方法层面，作者主要采用了文献综述与案例重分析的策略。通过对近年发表的植物iHGT候选基因数据集（如Wu et?al., 2024的数据）进行重新同源性搜索与系统发育重建，比较了不同参考数据库（如NCBI NR、Phytozome、Genome Warehouse）对拓扑结构的影响。同时，结合理论模型分析了“最后迁出”（last?one?out）模式的形成机制，并利用物种积累曲线等概念探讨了数据库覆盖度对假阳性率的影响。
研究结果主要通过以下几个核心论点展开：
关于“最后迁出”的解释，研究人员指出，近期多项研究倾向于将高度不一致的基因树拓扑结构解释为基因转移的证据。然而，Bremer et?al. (2025)引入的模型量化了“最后迁出”模式的可能性，即特定基因在大多数物种谱系中丢失，仅残留在少数后代中。这种情况极易被误判为iHGT。通过案例分析（如XM_024681535.1等序列），研究人员表明，相比于假设同一真菌基因多次独立转移至不同真核谱系，通过差异基因丢失来解释观察到的系统发育模式需要更少的生物学假设，且更符合进化逻辑。
关于同源物缺失的问题，研究人员强调了公共数据库中真核同源物代表性不足对iHGT检测的严重影响。Aguirre?Carvajal et?al. (2024)的研究表明，分类采样不足会显著增加假阳性率。在对Wu et?al. (2024)数据集的重分析中，Aguirre?Carvajal and Armijos?Jaramillo (2025a)发现仅有29.3%的原始候选基因维持了iHGT的解释。例如，Sphmag17G037800.1在加入SAR和Haptista的新同源物后，其进化关系发生了根本性改变。这表明，许多被归因于iHGT的模式实际上是由于数据库中缺乏关键的真核谱系序列所致。
关于当前iHGT检测方法的局限性，研究人员引用Dupont and Cox (2017)的研究指出，无论是基于序列组成的方法还是基于系统发育的方法（包括基因/物种树协调），在检测iHGT时均存在固有的缺陷。实验显示，即使使用相同的系统发育重建方法，仅改变参考数据库就会导致验证率的显著差异（从25.5%到32.2%不等）。这说明数据库的选择构成了推断水平获得基因的另一个不稳定性来源，且拓扑结构的不一致性本身并不能作为HGT的唯一证据。
关于检测方法的挑战与改进，研究人员认为，尽管基于系统发育和基因座网络协调的新策略理论上可以区分水平转移、渗入、杂交及基因复制丢失等多种情景，但这些模型在缺乏足够真核同源物的情况下效用有限。此外，当前公共数据库存在严重的偏向性，即相对于真核生物，原核生物（尤其是细菌）的数据远为丰富。这种不平衡解释了为何大多数报告的植物iHGT事件似乎都源自细菌供体。研究人员建议，未来可采用物种积累曲线或蛋白质嵌入空间（embedding space）建模等方法，量化因数据缺失带来的不确定性。
在结论与讨论部分，研究人员重申，iHGT不应作为意外系统发育模式的默认解释。在援引跨界转移之前，必须仔细评估更为简约的生物学情景（如基因丢失）以及缺失数据所引入的巨大不确定性。研究人员强调，迫切需要开发新的HGT检测方法，这些方法必须明确考虑可能导致假阳性的进化和方法论偏差。只有通过结合密集的真核生物采样和能够区分替代进化假说的分析方法，未来研究才能可靠地量化HGT对植物基因组进化的真正影响，从而确立植物iHGT的稳健案例。
