Gunnera prorepens的大型有丝体基因组显示出广泛的结构扩展，同时保留了祖先基因

《BMC Plant Biology》：Large mitogenome of Gunnera prorepens reveals extensive structural expansion alongside ancestral gene retention

　　

摘要

背景

金粟兰目是五瓣花目的一个早期分支，但该类群的线粒体基因组演化情况尚未被研究。了解金粟兰目的线粒体基因组结构及基因组成，有助于揭示早期核心真双子叶植物的演化历程。

研究结果

我们利用PacBio HiFi测序技术，完成了Gunnera prorepens的完整线粒体基因组组装与注释。该基因组长度为1,374,480碱基对，大于许多基础被子植物及早期分支的真双子叶植物。其编码基因基本保持保守，包括39个蛋白质编码基因、23个独特的tRNA基因以及3个rRNA基因。在其他早期分支的真双子叶植物中常常丢失的sdh3和sdh4基因在該物种中仍然存在。基因组扩张主要源于重复序列的积累，其中包括1,066个分散的重复序列以及若干较大的反向重复序列，这些可能成为线粒体基因组中的重组位点。此外，来自质体的序列占该基因组的6.33%。我们预测出了380个RNA编辑位点，其中有一个编辑事件可能有助于恢复nad1基因的起始密码子。比较分析表明，尽管发生了大量的结构重排和基因组扩张，但该物种的编码基因组合仍接近祖先状态。

结论

G. prorepens的线粒体基因组进一步证明了，在被子植物中，线粒体基因组可以发生扩张，而不会导致蛋白质编码基因的大量丢失。作为金粟兰目的代表，尽管其基因组规模相对较大，但仍然保留着较为原始的线粒体基因组合。我们的研究结果表明，在核心真双子叶植物早期分化过程中，显著的基因组扩张与原始基因的保留可能是相互独立的。