昆明植物所在寄生植物水平基因转移研究中取得进展

新基因对物种的起源、演化及对环境的适应性具有重要作用，而水平基因转移作为物种引入新基因的一条重要途径，其发生规模和生物学意义在原核和低等真核生物中都研究得较为深入。在高等植物中，水平基因转移的研究多集中在不同植物中的细胞器之间，而对发生在基因组之间的水平基因转移报道很少，对其生物学意义的认识也更为匮乏。

中国科学院昆明植物研究所吴建强研究组与黄锦岭研究组、河南大学李锁平研究组和中科院昆明动物所文建凡研究组合作研究发现，一个新近在十字花科中起源的异胡豆苷合成酶类似基因（strictosidine synthase-like，SSL），分别经水平基因转移到了根寄生植物埃及列当（Orobanche aegyptiaca）和茎寄生植物南方菟丝子（Cuscuta australis）中，并且此基因在埃及列当中受到明显的正选择。在这两种寄生植物的不同发育阶段和组织样品中，都具有较高的转录水平，并且在营养生长阶段和吸器的组织中，表达量显著升高，提示其可能参与营养生长和吸器的形成。在南方菟丝子中，该基因对虫咬有转录水平响应，说明其可能参与抵御生物胁迫的过程。这些结果都暗示该基因在新的受体物种中仍可能执行重要功能。此外，对两种寄生植物中此SSL基因序列分析发现它们仍然保留有十字花科基因中的内含子，所以推测转移是发生在DNA水平，而不是RNA水平（尽管寄生植物会从寄主中转运大量的多种mRNA）。经过比较不同的水平基因转移发生机制，作者认为转移极大可能发生在寄生植物与寄主的相互接触的吸器及其周围组织，后来这些组织发育成了分生组织，参与了种子的形成，进而被传代下来；因为该基因的引入对物种进化（譬如寄生生活方式的进化）具有重要作用，进而在群体中被传播开来。

该研究结果以“Root parasitic plant Orobanche aegyptiaca and shoot parasitic plant Cuscuta australis obtained Brassicaceae-specific strictosidine synthase-like genes by horizontal gene transfer”为题发表在BMC Plant Biology 杂志，论文链接：http://www.biomedcentral.com/1471-2229/14/19/abstract。

图一：十字花科特有SSL和两种寄生植物中外源SSL蛋白的分子系统分析和部分比对结果。

寄生植物埃及列当和南方菟丝子的外源基因SSL在基因树上用方框显示（左图），基因树Group II中SSL保守氨基酸和缺失位点用阴影显示（右图）。

图二：南方菟丝子中水平转移基因CaSSL在不同发育阶段和伤害处理后的转录水平变化。

A，不同发育阶段和组织中的转录水平变化：1， 种子；2，刚发芽的种子；3，幼苗；4，预吸器；5，茎；6，茎尖；7，花蕾；

8，花；9，未成熟的蒴果。每个发育时期配有照片。B，伤害处理后0-24小时之间的转录水平变化。