寄生植物可能從宿主偷來的基因中形成武器

據(jù)一組科學(xué)家稱，偷偷摸摸的寄生雜草可能能夠從它們攻擊的植物中偷取基因，然后將這些基因用于寄主植物。在一項研究中，研究人員檢測了52個非性轉(zhuǎn)移DNA的發(fā)生率 - 被稱為水平基因轉(zhuǎn)移，或HGT-來自宿主植物，后來成為被稱為掃帚的寄生植物家族成員，Claude dePamphilis教授說。生物學(xué)，賓州州立大學(xué)。然后轉(zhuǎn)移的基因在寄生物種中起作用。雖然在大多數(shù)植物和其他復(fù)雜物種中被認為是罕見的，但HGT可能因此在一些寄生植物中發(fā)生，這一觀點可能導(dǎo)致更好的方法來控制威脅農(nóng)業(yè)的寄生植物，他補充說。

“我們從掃帚家族中研究的這些寄生植物包括一些世界上最具破壞性的農(nóng)業(yè)雜草，”dePamphilis說。“HGT的發(fā)現(xiàn)確實是我們努力更好地了解寄生植物如何工作以及如何更好地控制它們的努力的一部分。我們希望我們可以利用這些信息找到產(chǎn)生或繁殖抗性寄主植物的最佳策略“。

研究人員今天(10月24日)在當(dāng)前的“美國國家科學(xué)院院刊”上發(fā)表了他們的研究結(jié)果，他們認為轉(zhuǎn)移可以提高寄生植物入侵宿主的能力并克服宿主創(chuàng)造的防御能力。攻擊。HGT還可以幫助降低寄生蟲感染的風(fēng)險。

雖然較不復(fù)雜的物種(如細菌)中的水平基因轉(zhuǎn)移是常見的，但更復(fù)雜生物中的大多數(shù)進化都是由DNA的性交換以及突變和自然選擇驅(qū)動的。然而，研究人員認為，寄生植物與宿主的密切飼養(yǎng)關(guān)系可能會增加完整基因從宿主傳播到寄生蟲基因組的機會，在那里它可以迅速發(fā)揮作用。

“寄生植物似乎比非寄生植物具有更高的水平基因轉(zhuǎn)移率，我們認為這是因為它們與宿主的關(guān)系非常密切，”dePamphilis說。

他補充說，寄生蟲的根部接觸并進入宿主，然后開始提取水，糖，礦物質(zhì)營養(yǎng)素甚至核酸，包括DNA和RNA。“因此，他們從寄主植物中竊取基因，將它們整合到基因組中，然后經(jīng)常將這些基因作為抵抗宿主的武器轉(zhuǎn)回，”dePamphilis說。

世界各地的農(nóng)民都在與這些類??型的寄生植物作斗爭，這些寄生植物在世界某些地區(qū)如此眾多，以至于它們成為作物減產(chǎn)的主要來源。例如，在撒哈拉以南非洲，根據(jù)dePamphilis的說法，Striga -or witchweed是最具破壞性的農(nóng)業(yè)損失來源之一。

dePamphilis說，為了檢測植物中的HGT，研究人員使用由美國國家科學(xué)基金會 - 寄生植物基因組計劃資助的合作研究所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，為寄生植物中的數(shù)千個基因產(chǎn)生進化歷史。

研究人員專注于轉(zhuǎn)錄組表達的基因序列 - 三種寄生植物：Triphysaria versicolor，也稱為黃喙貓頭鷹 - 三葉草; Striga hermonthica，或巨型巫婆; 和Phelipanche aegyptiaca，稱為埃及broomrape，以及非寄生植物L(fēng)indenbergia philippensis，以及來自22種其他非寄生植物的基因組序列。因為研究人員認為mRNA可以在宿主和它們的寄生蟲之間移動，作為轉(zhuǎn)移的可能來源，他們測試并重新測試數(shù)據(jù)以排除實驗宿主作為遺傳物質(zhì)的來源。相反，他們發(fā)現(xiàn)外來序列來自過去寄主植物的整個基因并入寄生植物基因組。

dePamphilis說，未來的研究可能會研究水平基因轉(zhuǎn)移的機制，以幫助改善植物防御寄生蟲攻擊。

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