Hemiparasiter får näringsämnen och oorganiska salter från värdväxter genom haustoria, en vana som har utvecklats oberoende minst 12 gånger i angiospermer. Cuscuta representerar en av de 12 angiospermordningar som oberoende av varandra har utvecklats från autotrofer till parasiter.
Morfologiskt är Cuscuta-arter stam-hipoforer, med rötter och blad helt degenererade eller mycket svagt fotosyntetiskt aktiva eller förlorade. Förlust av plastidgener och genomfunktionell degeneration har rapporterats flera gånger i Cuscuta. De evolutionära kopplingarna mellan dess gen och genomets funktionella degeneration och evolution har dock ännu inte klarlagts.
Forskare från Xishuangbanna Tropical Botanical Garden (XTBG) vid den kinesiska vetenskapsakademin och deras medarbetare genomförde de novo montering av 29 nya plastomer inklusive 20 prover från sju Cuscuta-arter och nio autotrofa arter av Convolvulaceae.
De dechiffrerade mekanismen för plastomevolution i Cuscuta och dess autotrofa växtsläktingar till Cuscutaceae. Deras studie är publicerad i Plant Molecular Biology .
Resultaten visade att den strukturella variationen av plastomer i Convolvulaceae var varierande, med nio typer av strukturella omarrangemang och sex typer av inverterad upprepad (IR) gränsexpansion-kontraktion. De strukturella variationerna var nära relaterade till den parasitära livsformsövergången och kan ha förvärrats av IR-gränsexpansion-kontraktion och stora upprepade fragment.
Dessutom var plastomdegeneration av Cuscuta-arter progressiv, med massiv genförlust som endast inträffade hos tre arter från Ceratophorae-gruppen av Grammica-undersläktet.
Sammantaget främjade den parasitära vanan i Cuscuta exponeringen av plastomgener för avslappnade selektiva begränsningar, och ackumuleringen av mikrovariationer i ett stort antal plastomgener ledde till plastomdegeneration.
"Vår studie ger nya bevis för en bättre förståelse av plastomutveckling, variation och reduktion i släktet Cuscuta", säger Yu Wenbin från XTBG.
Mer information: Li-Qiong Chen et al, Variationer och reduktion av plastom är associerade med utvecklingen av parasitism i Convolvulaceae, Plant Molecular Biology (2024). DOI:10.1007/s11103-024-01440-1
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
