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水平基因转移(Horizontal gene transfer, HGT)是指遗传物质从亲代传递到非子代的过程,是相对于经典遗传学中的垂直遗传(Vertical gene transfer, VGT)而提出的。原核生物和低等真核生物中已有很多HGT事件的报道,但高等植物之间的HGT事件鲜有发现。寄生植物(parasitic plant)是一类生活史需要寄主参与的高等植物,可通过产生吸器(haustoria)与寄主建立紧密的直接接触关系,这为HGT在植物之间的传递搭建桥梁,促进了物质交流和传递。 通过分析列当科中根寄生植物的转录组和部分基因组数据,发现列当科最大的两个属Orobanche和Phelipanche中有两个hAT转座子(BO基因)来自于十字花科,并在埃及列当(Phelipanche aegyptiaca)中有较高的转录活性。结构域和系统发育分析显示列当科中的这两个hAT基因分别来自于两个亚家族。虽然已有的研究表明转座子在同一物种的基因组内部经常发生转座,但在不同物种之间的水平基因转移仅有极少的报道,而在双子叶植物之间的尚无一例报道。因为转座子具有将自身编码基因插入到基因组中的能力,因此该发现对HGT的发生机制具有一定的启示。 对茎全寄生植物南方菟丝子(Cuscuta australis)和五角菟丝子(Cuscutapentagona)的转录组和部分基因组数据筛选分析表明,一个BAHD家族的花青素酰基转移酶基因很可能从豆科(Fabaceae)转移到了菟丝子属的共同祖先中。花青素是一类重要的次级代谢产物,广泛存在于植物花、果实等器官中,在植物抵抗干旱、低温和防御病原菌等胁迫方面发挥重要作用。已报道的花青素酰基转移酶有利于花青素在中性pH值下的稳定性,而该基因在菟丝子的老茎中有较高的转录水平,这与次生代谢产物通常在较老的组织中积累相一致,因此推测该基因的获得可能提高了菟丝子的生物和非生物抗性。该研究为探索寄生植物介导的HGT对受体植物的演化意义提供了基础性参考。