遺傳變異是自然選擇和適應(yīng)性進(jìn)化的基礎(chǔ)。在植物中，遺傳物質(zhì)不僅存在于細(xì)胞核中，還分布于兩個(gè)半自主的細(xì)胞器，分別是線粒體和質(zhì)體（主要是葉綠體）中。揭示細(xì)胞器基因組的演化動(dòng)態(tài)對(duì)于理解植物適應(yīng)與進(jìn)化中的分子機(jī)制具有重要價(jià)值。

 

　　該研究通過(guò)分析擬南芥近150份樣本的細(xì)胞器基因組發(fā)現(xiàn)，線粒體和葉綠體的結(jié)構(gòu)變異存在相似規(guī)律，但演化速度差異顯著。線粒體基因組中重復(fù)片段驅(qū)動(dòng)的重組發(fā)生極快，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)變化與其他變異類(lèi)型“脫節(jié)”，甚至形成難以用傳統(tǒng)方法在不同物種間比對(duì)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。此外，研究還發(fā)現(xiàn)了罕見(jiàn)的大型重復(fù)序列擴(kuò)張與融合事件。研究人員進(jìn)一步證明，通過(guò)擾亂和恢復(fù)一個(gè)核編碼基因MSH1，可以產(chǎn)生線粒體基因組的不同結(jié)構(gòu)版本，而葉綠體基因組的結(jié)構(gòu)在此過(guò)程中則表現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)定性。因此推測(cè)，細(xì)胞器DNA的自我修復(fù)機(jī)制可能推動(dòng)細(xì)胞器基因組的快速演化。該研究為利用植物細(xì)胞器基因資源、改良作物特性提供了重要理論基礎(chǔ)。

 

　　該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金等項(xiàng)目的支持。（通訊員 馬昕怡）

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1186/s13059-025-03717-0