Plant Cell | 光合作用基因有助于物种的形成

近日，来自德国马普分子植物生理学研究所Arkadiusz Zupok和他的同事在The Plant Cell上发表题为“A photosynthesis operon in the chloroplast genome drives speciation in evening primroses”的研究型论文。该研究证明了由叶绿体基因组编码的光合作用基因可以建立杂交壁垒。

图注：一种核和叶绿体基因组不相容的月见草（右图），在适应强光受损时，显示出略带黄色（黄绿色）的表型

研究背景： 细胞质（叶绿体和线粒体的基因组）与细胞核之间的杂交不亲和性被认为是物种形成的主要因素。它是物种演化到生殖隔离的第一个壁垒。然而，其机理，尤其是在生态背景下的机理，很大程度上是缺乏的。

研究问题： 涉及叶绿体基因组杂交不亲和性的工作机制是怎么样的？它是如何演化的？

研究发现：利用植物的叶绿体遗传学和群体生物学模型系统，本研究发现由叶绿体基因组编码的光合作用基因可以建立杂交壁垒。反过来说，光合作用是在不断变化的环境中选择出的性状。有趣的是，月见草根本的遗传结构是在最后一个冰河时期形成的。目前的物种生长在不同的气候区，由于叶绿体和核基因组之间的不兼容性，在遗传上被分离开来。因此，我们的数据表明，杂交壁垒的演化是对特定气候条件的适应。

研究展望： 除了叶绿体基因外，我们还会去了解核基因在这一过程中的作用。我们将重点研究叶绿体mRNA聚合酶的sigma因子以及它们如何在变化的环境中调节叶绿体基因表达。