基因组加倍与调控创新支撑了隐存无根藤谱系中截然不同的生活史策略

《Annals of Botany》：Genome duplication and regulatory innovation underpin contrasting life-history strategies in cryptic Cassytha filiformis lineages

　　

摘要

背景与目的

寄生植物演化出了极端的适应性，但这些创新的起源仍知之甚少。Cassytha filiformis 是一种无叶茎半寄生植物，代表一个分布遍及全球热带的古老被子植物谱系。质体基因组研究揭示了华南和东南亚的隐存谱系，但其核基因组基础尚不清楚。

方法

我们结合比较转录组学、系统发育基因组学以及共同花园表型测定，以研究基因组动态和隐存分歧。我们通过直系同源基因家族比较量化转录组分歧，利用Ks分布检测基因复制，并评估了与寄生相关的复制基因的功能富集；在温室条件下测定了发芽率和寄生活力。

主要结果

核系统发育基因组分析表明，形态上无法区分的谱系于中新世晚期分歧，显著晚于基于质体的估计，表明细胞器与核的进化速率是解耦的。这些谱系表现出高度不对称的转录组分歧，少于 30% 的基因家族构成了保守的核心转录组。我们鉴定了近期、谱系特异性的基因复制（Ks=0.2–0.4），它们为寄生提供了原始材料，每个谱系中 67% 和 76% 的已知寄生相关基因源自这些复制。功能富集突出了激素信号传导和调控通路的趋同性。

结论

这种基因组分歧反映了不同的生活史策略，一个谱系在繁殖体建立上投入更多（发芽率更高），而另一个则优先考虑快速利用宿主（寄生活力更强）。我们的研究表明，调控创新和基因复制构成了这一古老半寄生谱系生态分歧和寄生适应的基础。

图文摘要

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