寄生植物在被子植物王国中约占开花植物物种的 1%，它们的 奇特之处 和 策略 持续带来惊喜。一些寄生植物目前可能正在进化到对宿主植物极度依赖，以至于它们丢失了大量与光合作用等基本生物过程相关的基因组。这些发现被描述在一项于9月21日发表在《自然植物学》杂志上的研究中。
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分布在亚洲和非洲热带地区的 Balanophoraceae 科 植物，通常看起来像生长在森林树木根部周围的真菌，但它们的真实情况远不止于此。那些看起来像蘑菇的结构实际上是 花序，即茎上精巧排列的花簇。
然而，与其他寄生植物不同的是，它们通过将一个称为 吸器 的细长突出物插入宿主组织来窃取养分，Balanophora 属 的植物实际上是诱导其宿主植物的维管系统长成一个块茎来储存养分。这形成了一个由寄主植物组织构成的独特的地下器官，Balanophora 随后利用这个器官进食。
为了更深入地了解这些亚热带极端寄生植物是如何进化成这种独特形态的，来自北京基因组研究所（BGI）和英属哥伦比亚大学的一个团队，将 Balanophora 的基因组与另一种具有截然不同营养体形态的 寄生植物属 Sapria 进行了比较。Sapria 是 Rafflesiaceae 科的成员，包括一些 非常臭的尸花，通常分布在亚洲的热带森林。
这项 研究 发现，Sapria 在进化其寄生行为的过程中丢失了 38% 的基因组，而 Balanophora 丢失了 28% 的基因组，作者称这是开花植物基因组缩小的创纪录表现。
“在 Balanophora 和 Sapria 中观察到的相似但独立的基因丢失程度非常惊人，”该研究的合著者、BGI Research 植物遗传学家 Xiaoli Chen 在一份声明中 表示。“这表明，尽管它们在外观、生命史和从不同的光合植物群进化而来方面存在显著差异，但在全寄生（holoparasitic）谱系的遗传进化上存在非常强的趋同性。”
他们发现，Balanophora 和 Sapria 都几乎丢失了与 光合作用 和其他关键生物过程相关的基因，包括氮吸收、根系发育以及花发育的调控。
“Balanophora 中丢失的大部分基因可能与绿色植物中必不可少但对寄生植物来说已不再有功能的基因有关，”该研究的合著者、英属哥伦比亚大学植物学家 Sean Graham 在一份声明中 表示。
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由于这些寄生植物不必依赖阳光和水进行光合作用来制造食物，而是利用宿主植物的资源，因此它们似乎正在丢失与光合作用相关的基因。
值得注意的是，Balanophora 和 Sapria 也丢失了与合成一种负责植物应激反应和信号传导的主要激素—— 脱落酸（ABA）——相关的基因。尽管丢失了这些基因，研究团队仍在 Balanophora 的花茎中记录到了 ABA 激素的积累，并观察到参与 ABA 信号响应的基因仍然保留在这些寄生植物中。据研究团队称，这种基因丢失可能是有益的。
“丢失整个 ABA 生物合成途径可能是一个很好的例子。这可能有助于它们与宿主植物保持生理上的同步，”Graham 说。“这需要在未来进行检验。”
研究团队表示，这项研究加深了对寄生植物体内发生的重大基因组改变的认识，并且对于一项旨在 测序 10,000 种植物基因组的 10KP 项目 而言具有重要意义。
