Citrullus lanatusとCucurbita pepo（Cucurbitaceae）の完全なシーケンスからのミトコンドリアゲノムサイズの進化に関する洞察

種子植物のミトコンドリアゲノムは異常に大きく、少なくとも数桁のサイズが異なります。この変動の多くは、1つのファミリーであるククルビタ科で発生します。そのゲノムの範囲は、推定390〜2,900 kbのサイズです。Citrullus lanatus（Watermelon：379,236 NT）とCucurbita Pepo（Zucchini：982,833 NT）のミトコンドリアゲノムを配列決定しました。比較的コンパクトなシトルルスミトコンドリアゲノムには、実際には、より多くのより長い遺伝子とイントロン、より長い分節的重複、より識別可能な核由来DNAが含まれています。Cucurbitaミトコンドリアゲノムのサイズが大きいことは、葉緑体シーケンス（> 113 kb）と短い反復配列（> 370 kb）の両方の前例のない量の蓄積を反映しています。低い突然変異率は、植物ミトコンドリアのゲノムサイズとRNA編集頻度の両方で増加すると仮定されています。しかし、そのはるかに大きいゲノムにもかかわらず、Cucurbitaはシトルルスよりも同義の置換率（およびおそらく突然変異率）が有意に高いが、RNA編集の同等のレベルを持っています。突然変異速度​​、ゲノムサイズ、およびRNA編集の進化は、異なる要因による単純な確率的変異またはガバナンスのいずれかを反映して、明らかにククルビタ科で明らかに分離されています。

The mitochondrial genomes of seed plants are unusually large and vary in size by at least an order of magnitude. Much of this variation occurs within a single family, the Cucurbitaceae, whose genomes range from an estimated 390 to 2,900 kb in size. We sequenced the mitochondrial genomes of Citrullus lanatus (watermelon: 379,236 nt) and Cucurbita pepo (zucchini: 982,833 nt)--the two smallest characterized cucurbit mitochondrial genomes--and determined their RNA editing content. The relatively compact Citrullus mitochondrial genome actually contains more and longer genes and introns, longer segmental duplications, and more discernibly nuclear-derived DNA. The large size of the Cucurbita mitochondrial genome reflects the accumulation of unprecedented amounts of both chloroplast sequences (>113 kb) and short repeated sequences (>370 kb). A low mutation rate has been hypothesized to underlie increases in both genome size and RNA editing frequency in plant mitochondria. However, despite its much larger genome, Cucurbita has a significantly higher synonymous substitution rate (and presumably mutation rate) than Citrullus but comparable levels of RNA editing. The evolution of mutation rate, genome size, and RNA editing are apparently decoupled in Cucurbitaceae, reflecting either simple stochastic variation or governance by different factors.