新基因?qū)ξ锓N的起源、演化及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性具有重要作用,而水平基因轉(zhuǎn)移作為物種引入新基因的一條重要途徑,其發(fā)生規(guī)模和生物學(xué)意義在原核和低等真核生物中都研究得較為深入。在高等植物中,水平基因轉(zhuǎn)移的研究多集中在不同植物中的細(xì)胞器之間,而對(duì)發(fā)生在基因組之間的水平基因轉(zhuǎn)移報(bào)道很少,對(duì)其生物學(xué)意義的認(rèn)識(shí)也更為匱乏。
中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所吳建強(qiáng)研究組、黃錦嶺研究組、河南大學(xué)的李鎖平研究組和中科院昆明動(dòng)物研究所的文建凡研究組合作研究發(fā)現(xiàn),一個(gè)新近在十字花科中起源的異胡豆苷合成酶類似基因(strictosidine synthase-like,SSL),分別經(jīng)水平基因轉(zhuǎn)移到了根寄生植物埃及列當(dāng)(Orobanche aegyptiaca)和莖寄生植物南方菟絲子(Cuscuta australis)中,并且此基因在埃及列當(dāng)中受到明顯的正選擇。在這兩種寄生植物的不同發(fā)育階段和組織樣品中,都具有較高的轉(zhuǎn)錄水平,并且在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段和吸器的組織中,表達(dá)量顯著升高,提示其可能參與營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和吸器的形成。在南方菟絲子中,該基因?qū)οx咬有轉(zhuǎn)錄水平響應(yīng),說明其可能參與抵御生物脅迫的過程。這些結(jié)果都暗示該基因在新的受體物種中仍可能執(zhí)行重要功能。此外,對(duì)兩種寄生植物中此SSL基因序列分析發(fā)現(xiàn)它們?nèi)匀槐A粲惺只ǹ苹蛑械膬?nèi)含子,所以推測(cè)轉(zhuǎn)移是發(fā)生在DNA水平,而不是RNA水平(盡管寄生植物會(huì)從寄主中轉(zhuǎn)運(yùn)大量的多種mRNA)。經(jīng)過比較不同的水平基因轉(zhuǎn)移發(fā)生機(jī)制,作者認(rèn)為轉(zhuǎn)移極大可能發(fā)生在寄生植物與寄主的相互接觸的吸器及其周圍組織,后來這些組織發(fā)育成了分生組織,參與了種子的形成,進(jìn)而被傳代下來;因?yàn)樵摶虻囊雽?duì)物種進(jìn)化(譬如寄生生活方式的進(jìn)化)具有重要作用,進(jìn)而在群體中被傳播開來。
該研究結(jié)果以Root parasitic plant Orobanche aegyptiaca and shoot parasitic plant Cuscuta australis obtained Brassicaceae-specific strictosidine synthase-like genes by horizontal gene transfer為題發(fā)表在BMC Plant Biology 雜志。
