近日，中科院昆明植物研究所研究员吴建强团队对列当科寄生植物进行了全基因组测序，揭示了列当科寄生植物基因组的演化过程。相关研究发表于《分子植物》。
列当科是目前已知的唯一一个包含了自养、兼性半寄生、专性半寄生和全寄生所有寄生类型的寄生植物支系，这使得列当科成为了研究植物寄生习性演化过程的最佳类群。
该研究对列当科的自养植物绿春钟萼草、列当科全寄生植物向日葵列当和埃及列当进行了全基因组测序，并与已发表的兼性半寄生植物松蒿、马先蒿，以及专性半寄生植物独脚金进行了比较基因组学分析。
研究发现，与已知的寄生植物菟丝子演化过程不同，列当科的寄生植物随着寄生习性的加深，基因组大小和基因数量并没有发生剧烈的收缩；相反，与自养的钟萼草相比，半寄生和全寄生的列当科植物基因组更大、基因数量更多。
吸器是寄生植物特有的器官，帮助寄生植物与寄主建立物理连接，从而进行寄生生活。通过吸器转录组数据，研究人员鉴定了各寄生植物基因组中与吸器相关的基因，并发现这些吸器相关基因在历史上发生了两次重要的扩张。
基因家族进化分析发现，自养植物保守的基因家族中，列当科寄生植物随着寄生习性的加深，基因丢失越来越严重：兼性半寄生丢失约2%~3%，专性半寄生丢失约6%~7%，全寄生丢失约13%~15%。
论文通讯作者吴建强表示，列当科丢失的基因与完全不同起源的菟丝子丢失的基因有超过一半是相同的，大部分与光合作用和叶绿体功能有关；不同的基因丢失主要与茎寄生和根寄生这两种不同寄生形态有关。
该研究支持了寄生习性三段式的演化过程，即首先获得吸器，与寄主建立物理连接；逐渐依赖寄主，开始丢失不必要的功能基因；最终再获得新基因，使其生理上特化并提高对寄主的依赖性。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.07.007