这些寄生植物强迫受害者为它们做晚餐

寄生植物约占植物界开花物种的 1%，它们的怪癖和技巧不断带来惊喜。一些寄生植物现在可能进化得非常依赖宿主植物，以至于它们正在失去大量与光合作用等基本生物过程相关的基因组。这项研究于 9 月 21 日发表在《自然植物》杂志上。

[相关：一种奇特的寄生植物如何依赖于一种稀有的日本兔子。]

蛇菰科植物生长在亚洲和热带非洲的热带和温带地区，它们通常看起来像是生长在森林树根周围的真菌，但其实它们远不止如此。这些看起来像蘑菇的结构其实是花序，即一簇错综复杂地排列在茎上的花。

然而，与其他寄生植物不同，它们会将细长的突起（称为吸器）伸入宿主组织以窃取其营养，而蛇菖蒲属植物实际上会诱导宿主植物的维管系统长成块茎来储存营养。这形成了一种独特的地下器官，由宿主植物的组织组成，蛇菖蒲随后会利用这种器官进食。

为了进一步了解这些亚热带极端寄生植物如何进化成这种独特形态，北京基因组研究所 (BGI) 和不列颠哥伦比亚大学的团队将Balanophora 的基因组与另一种寄生植物Sapria的基因组进行了比较， Sapria 的营养体与 Balanophora 非常不同。Sapria 是大王花科的成员，包括一些非常臭的尸花，通常可以在亚洲的热带森林中找到。

研究发现，随着时间的推移， Sapria失去了 38% 的基因组，而Balanophora失去了 28% 的基因组，同时它们的寄生行为也在不断进化，作者称这是开花植物中创纪录的基因萎缩。

“在Balanophora和Sapria中观察到的相似但独立的基因丢失程度令人震惊，”研究合著者、华大基因研究院植物遗传学家陈晓丽在一份声明中说。“这表明，尽管全寄生谱系的生活史和外观截然不同，尽管它们是由不同的光合植物群进化而来的，但它们的基因进化具有很强的趋同性。”

他们发现Balanophora和Sapria甚至失去了几乎所有与光合作用和其他关键生物过程相关的基因，包括氮吸收、根部发育和花发育的调节。

这项研究的共同作者、不列颠哥伦比亚大学植物学家肖恩·格雷厄姆在一份声明中说：“蛇蛉中丢失的大部分基因可能与绿色植物所必需的功能有关，但这些基因在寄生虫身上已经变得没有必要了。”

[相关：我们终于弄清楚了植物如何传递遗传记忆。]

由于这些寄生植物不一定需要依靠阳光和水通过光合作用制造食物，而是利用宿主植物的资源，因此它们似乎正在失去这些基因。

值得注意的是，与植物应激反应和信号传导的主要激素脱落酸 (ABA) 合成相关的基因也在Balanophora和Sapria中丢失。即使丢失了这种基因，研究小组仍然记录了Balanophora花茎中 ABA 激素的积累，并发现参与响应 ABA 信号的基因仍然保留在寄生虫中。据研究小组称，这种基因的丢失可能对植物有益。

“它们整个脱落酸生物合成途径的丧失可能就是一个很好的例子。这可能有助于它们与宿主植物保持生理同步，”格雷厄姆说。“这需要在未来进行测试。”

研究团队表示，这项研究加深了对寄生植物中发生的主要基因组改变的认识，对于 10KP 项目的 10,000 种植物基因组测序具有重要意义。