Orobanche filicicola 器官基因组解析：揭示寄生植物基因组进化奥秘

本研究聚焦 Orobanche filicicola 器官基因组，解析其叶绿体和线粒体基因组特征，揭示寄生植物基因组进化规律，为保护濒危物种提供理论依据。

　　Orobanche filicicola 是一种特有的濒危寄生植物，其基因组特征和进化规律尚不清楚。韩国国立 arboretum 的研究人员通过对其叶绿体和线粒体基因组进行解析，揭示了其独特的基因组结构和进化特征。研究发现，O. filicicola 的叶绿体基因组长度为 91,529 bp，GC 含量为 33.6%，包含 38 个蛋白编码基因、38 个 tRNA 基因和 8 个 rRNA 基因；线粒体基因组由三个环状染色体组成，总长度为 1,058,991 bp，GC 含量为 45.5%，包含 31 个蛋白编码基因、19 个 tRNA 基因和 3 个 rRNA 基因。研究还发现，线粒体基因组中存在大量简单序列重复(SSR)和长重复序列，且线粒体基因组的 SSR 数量是叶绿体基因组的三倍多。密码子偏好性分析显示，叶绿体和线粒体基因组中以 A 或 T 结尾的密码子使用频率更高。Ka/Ks 比值分析表明，叶绿体基因组中的 psbI 和 atpB 基因分别具有最小和最大的比值，而线粒体基因组中 ccmFC 基因表现出正选择。此外，研究人员还发现了 30 个叶绿体到线粒体的基因转移片段(MTPT)，总长度为 7,247 bp。系统发育分析显示，Orobanchaceae 形成一个强单系群，且 O. filicicola 与 O. cernua var. cumana 亲缘关系最近。该研究为理解寄生植物基因组进化提供了重要数据，也为濒危物种 O. filicicola 的保护提供了理论支持。论文发表在《BMC Genomics》上。

研究人员采用的主要技术方法包括：样本采集（来自韩国济州岛的 O. filicicola 新鲜茎组织）、基因组测序（Illumina Miseq 平台）、基因组组装（GetOrganelle 和 Unicycler）、基因组注释（Geseq 和 PMGA）、重复序列检测（REPuter 和 Krait）、密码子偏好性及 Ka/Ks 比值分析（DnaSP）和系统发育分析（MAFFT、mVISTA、MCScanX 和 IQ-Tree2）。

基因组特征解析 研究人员对 O. filicicola 的叶绿体和线粒体基因组进行了详细分析。叶绿体基因组长度为 91,529 bp，GC 含量为 33.6%，包含 38 个蛋白编码基因、38 个 tRNA 基因和 8 个 rRNA 基因。线粒体基因组由三个环状染色体组成，总长度为 1,058,991 bp，GC 含量为 45.5%，包含 31 个蛋白编码基因、19 个 tRNA 基因和 3 个 rRNA 基因。线粒体基因组的 SSR 数量是叶绿体基因组的三倍多，且长重复序列长度显著高于叶绿体基因组。

密码子偏好性及 Ka/Ks 比值分析 研究人员对 Orobanchaceae 科九个物种的叶绿体和线粒体基因组的密码子偏好性进行了分析。结果显示，以 A 或 T 结尾的密码子在两种基因组中使用频率更高。Ka/Ks 比值分析表明，叶绿体基因组中 psbI 和 atpB 基因分别具有最小和最大的比值，而线粒体基因组中 ccmFC 基因表现出正选择。

基因转移分析 通过 BLASTN 分析，研究人员发现了 30 个叶绿体到线粒体的基因转移片段(MTPT)，总长度为 7,247 bp，占叶绿体基因组的 7.92% 和线粒体基因组的 0.68%。这些片段包括多个 tRNA 基因和部分基因片段，如 rrn23、rrn16、rpl16、rps3 和 atpA。

系统发育分析 研究人员对 14 个 Lamiales 物种的叶绿体和线粒体基因组进行了系统发育分析。结果显示，Orobanchaceae 形成一个强单系群，且 O. filicicola 与 O. cernua var. cumana 亲缘关系最近。分析还表明，叶绿体和线粒体基因组的系统发育树拓扑结构一致，O. fragrans (Oleaceae) 为基部类群。

结论与讨论 本研究通过解析 O. filicicola 的叶绿体和线粒体基因组，揭示了其独特的基因组结构和进化特征。研究结果不仅为理解寄生植物基因组进化提供了重要数据，还为濒危物种 O. filicicola 的保护提供了理论支持。未来研究可进一步结合三代测序和 Hi-C 等技术，深入探索其三维基因组结构。