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当植物脱下“绿外套”

当植物脱下“绿外套”

叶绿体让植物变得非常特别。它们给植物穿上绿色的“外衣”、帮助它们把太阳能转化为糖分,并且执行着各种各样的重要化学过程。叶绿体甚至还拥有自己的DNA。

而近日发表的两项新研究给植物群落带来了不小的冲击:研究人员发现了两种与众不同的植物,它们抛弃了让叶绿体工作的遗传机能。

其中一个是Rafflesia lagascae (如图所示),因为气味难闻,有时这种植物也被称为尸花。它是一种寄生植物,靠葡萄藤样的热带藤本植物生存。而这种植物已经完全丧失了叶绿体基因组,研究人员在近日出版的《分子生物学和进化》期刊上发表了相关结论。

第二种植物是4种Polytomella藻类,它们也缺失了这种DNA。Polytomella 是一种独立生活的单细胞植物,它们从生活的淡水中摄取食物。就像尸花一样,这种藻类仍然有叶绿体的外壳,一种名为质粒体的物质,但是没有叶绿素让它们呈现绿色。而质粒体仍然有自己的DNA。

但是,对该藻类4个物种的加强DNA测序并未发现任何质粒体,而且这些藻类的主要基因组中也没有维持质粒体基因组平稳运行所需要的基因。研究人员测序尸花的全基因组时也发现了同样的事情。该研究小组确实发现了叶绿体基因的残余物,但是那些基因片段属于其寄生的藤本植物所有。

这两个研究小组表示,一旦叶绿体丧失主要功能,质粒体基因将逐渐衰弱,或者移动到主要基因或另一个细胞组分(线粒体)的基因中,这使得质粒体基因不再必要。

原文检索:

Jeanmaire Molina, Khaled M. Hazzouri, Daniel Nickrent, Matthew Geisler,Rachel S. Meyer, Melissa M. Pentony, Jonathan M. Flowers, Pieter Pelser,Julie Barcelona, Samuel Alan Inovejas, Iris Uy, Wei Yuan, Olivia Wilkins,Claire-Iphanise Michel, Selina LockLear, Gisela P. Concepcion,and Michael D. Purugganan. Possible Loss of the Chloroplast Genome in the Parasitic Flowering PlantRafflesia lagascae (Rafflesiaceae). Mol Biol Evol, January 23, 2014; doi:10.1093/molbev/msu051

David Roy Smith and Robert W Lee. A plastid without a genome: evidence from the nonphotosynthetic green alga Polytomella. Plant Physiology, February 2014; doi:10.1104/pp.113

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