国家植物标本资源库金效华研究团队利用三代PacBio Sequel平台、二代Illumina测序平台、10X Genomics测序等技术, 组装获得寄生花的核基因组,同时结合不同组织的转录组数据,通过生信等分析和研究,揭示了寄生花的基因组特征、特殊的生活方式和花发育的分子机制。
寄生花的基因组大小约2.8Gb, 重复序列约为86%,属于高度重复的基因组;组装的基因组大小约 1.92Gb,注释得到13,670个蛋白质编码基因,是被子植物中蛋白编码基因最少的物种,大量与光合作用、器官形态建成和防御反应相关的基因(~54%)在寄生花部分或者全部丢失;寄生花的质体基因组丢失,但在核基因组调控下,质体至少仍能合成植物生命活动必需的脂肪酸、芳香族氨基酸和赖氨酸;寄生花借助寄主植物的遗传物质(基因和mRNA),调控其花发育、开花和植物防御过程;寄生花的线粒体基因组与核基因组中有大量的水平转移获得的基因(HGT), 而且核基因的HGT基因在列当科(Orobanchaceae)、菟丝子属(Cuscuta)植物中存在趋同进化,这些HGT基因可能参与植物寄生习性的演化;TM6基因决定了寄生花花瓣的分化,而花大小可能由MP1、GIF1、SWP等多个基因参与调控。本研究不仅为理解寄生植物特殊的生活方式提供新见解,而且为研究植物与植物的互作机制提供了新机遇。
下图为脂肪酸、氨基酸生物合成通路