寄生植物可能从宿主偷来的基因中形成武器

据一组科学家称，偷偷摸摸的寄生杂草可能能够从它们攻击的植物中偷取基因，然后将这些基因用于寄主植物。在一项研究中，研究人员检测了52个非性转移DNA的发生率 - 被称为水平基因转移，或HGT-来自宿主植物，后来成为被称为扫帚的寄生植物家族成员，Claude dePamphilis教授说。生物学，宾州州立大学。然后转移的基因在寄生物种中起作用。虽然在大多数植物和其他复杂物种中被认为是罕见的，但HGT可能因此在一些寄生植物中发生，这一观点可能导致更好的方法来控制威胁农业的寄生植物，他补充说。

“我们从扫帚家族中研究的这些寄生植物包括一些世界上最具破坏性的农业杂草，”dePamphilis说。“HGT的发现确实是我们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们的努力的一部分。我们希望我们可以利用这些信息找到产生或繁殖抗性寄主植物的最佳策略“。

研究人员今天(10月24日)在当前的“美国国家科学院院刊”上发表了他们的研究结果，他们认为转移可以提高寄生植物入侵宿主的能力并克服宿主创造的防御能力。攻击。HGT还可以帮助降低寄生虫感染的风险。

虽然较不复杂的物种(如细菌)中的水平基因转移是常见的，但更复杂生物中的大多数进化都是由DNA的性交换以及突变和自然选择驱动的。然而，研究人员认为，寄生植物与宿主的密切饲养关系可能会增加完整基因从宿主传播到寄生虫基因组的机会，在那里它可以迅速发挥作用。

“寄生植物似乎比非寄生植物具有更高的水平基因转移率，我们认为这是因为它们与宿主的关系非常密切，”dePamphilis说。

他补充说，寄生虫的根部接触并进入宿主，然后开始提取水，糖，矿物质营养素甚至核酸，包括DNA和RNA。“因此，他们从寄主植物中窃取基因，将它们整合到基因组中，然后经常将这些基因作为抵抗宿主的武器转回，”dePamphilis说。

世界各地的农民都在与这些类型的寄生植物作斗争，这些寄生植物在世界某些地区如此众多，以至于它们成为作物减产的主要来源。例如，在撒哈拉以南非洲，根据dePamphilis的说法，Striga -or witchweed是最具破坏性的农业损失来源之一。

dePamphilis说，为了检测植物中的HGT，研究人员使用由美国国家科学基金会 - 寄生植物基因组计划资助的合作研究所产生的数据，为寄生植物中的数千个基因产生进化历史。

研究人员专注于转录组表达的基因序列 - 三种寄生植物：Triphysaria versicolor，也称为黄喙猫头鹰 - 三叶草; Striga hermonthica，或巨型巫婆; 和Phelipanche aegyptiaca，称为埃及broomrape，以及非寄生植物Lindenbergia philippensis，以及来自22种其他非寄生植物的基因组序列。因为研究人员认为mRNA可以在宿主和它们的寄生虫之间移动，作为转移的可能来源，他们测试并重新测试数据以排除实验宿主作为遗传物质的来源。相反，他们发现外来序列来自过去寄主植物的整个基因并入寄生植物基因组。

dePamphilis说，未来的研究可能会研究水平基因转移的机制，以帮助改善植物防御寄生虫攻击。

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