最近のホロパラサイトLathraea Squamariaの完全なプラスチドゲノムは、オロバンチャ科のプラスト型減少の初期の段階を明らかにします

オロバンチャ科科の植物は、宿主寄生虫の相互作用や生理学的およびゲノム適応を含む寄生ライフスタイルのさまざまな側面を研究するためのモデルとして広く使用されています。後者の中で、最も顕著なのは、光合成の喪失のために発生したものです。それらには、核およびプラスチドゲノムの両方に設定された光合成関連遺伝子の減少が含まれます。オロバンチャ科では、非光合成のライフスタイルへの移行は数回独立して発生しましたが、進化研究の焦点に焦点を当てている系統は1つだけでした。これらの研究には、プラスチドゲノムとトランスクリプトームの分析が含まれており、寄生植物の一般的であると考えられるゲノム還元のパターンとメカニズムの推論を可能にしました。ここでは、オロバンチャ科のホロパラシ酸植物であるrananthaeeのクレードであるLathraea squamariaの色素体ゲノムを報告します。この植物では、プラストームの減少の程度が非光合成植物の中で最も少ないことがわかりました。他の寄生虫と同様に、ラスラエアはヌクレオチド置換の絶対速度が上昇したプラストームを持っています。失われた唯一の遺伝子はPETLであり、プラスチドゲノムに典型的な他のすべての遺伝子が存在しますが、光化学系成分（22遺伝子）、シトクロムB6/F複合タンパク質（4つの遺伝子）、プラスチドエンコードRNAポリメラーゼサブユニットをコードするそれらのいくつかのそれらの一部2つの遺伝子）、リボソームタンパク質（2つの遺伝子）、CCSAおよびCEMA-ARE偽化。シトクロムB6/F複合体およびノンセンスまたはフレームシフト変異を運ばない光化学系IおよびIIの遺伝子は、非同義の代替速度の比率が増加し、選択の緩和を示しています。私たちの発散時間の推定では、Lathraea系統におけるホロパラシティズムへの移行が比較的最近発生したのに対し、ホロパラシ系の系統オロバンチェ科は約2倍古いことが示されました。

Plants from the family Orobanchaceae are widely used as a model to study different aspects of parasitic lifestyle including host-parasite interactions and physiological and genomic adaptations. Among the latter, the most prominent are those that occurred due to the loss of photosynthesis; they include the reduction of the photosynthesis-related gene set in both nuclear and plastid genomes. In Orobanchaceae, the transition to non-photosynthetic lifestyle occurred several times independently, but only one lineage has been in the focus of evolutionary studies. These studies included analysis of plastid genomes and transcriptomes and allowed the inference of patterns and mechanisms of genome reduction that are thought to be general for parasitic plants. Here we report the plastid genome of Lathraea squamaria, a holoparasitic plant from Orobanchaceae, clade Rhinantheae. We found that in this plant the degree of plastome reduction is the least among non-photosynthetic plants. Like other parasites, Lathraea possess a plastome with elevated absolute rate of nucleotide substitution. The only gene lost is petL, all other genes typical for the plastid genome are present, but some of them-those encoding photosystem components (22 genes), cytochrome b6/f complex proteins (4 genes), plastid-encoded RNA polymerase subunits (2 genes), ribosomal proteins (2 genes), ccsA and cemA-are pseudogenized. Genes for cytochrome b6/f complex and photosystems I and II that do not carry nonsense or frameshift mutations have an increased ratio of non-synonymous to synonymous substitution rates, indicating the relaxation of purifying selection. Our divergence time estimates showed that transition to holoparasitism in Lathraea lineage occurred relatively recently, whereas the holoparasitic lineage Orobancheae is about two times older.