O hábito parasitário impulsiona a variação estrutural do genoma dos plastídios e a perda genética em espécies de Cuscuta
O mapa físico do plastoma dos rearranjos estruturais entre Convolvulaceae. O plastoma de Nicotiana tabacum é representado como uma linha e os genes são representados por caixas. Entre as Convolvulaceae, as regiões sintênicas são destacadas por setas de cores diferentes. A direção da seta significa a mesma direção ou a direção inversa do plastoma de referência de N. tabacum. Crédito:Biologia Molecular Vegetal (2024). DOI:10.1007/s11103-024-01440-1 Os hemiparasitas obtêm nutrientes e sais inorgânicos das plantas hospedeiras através dos haustórios, hábito que evoluiu de forma independente pelo menos 12 vezes nas angiospermas. Cuscuta representa uma das 12 ordens de angiospermas que evoluíram independentemente de autotróficos para parasitas.
Morfologicamente, as espécies de Cuscuta são hipóforos-caule, com raízes e folhas completamente degeneradas ou muito fracamente ativas fotossinteticamente ou perdidas. A perda de genes plastidiais e a degeneração funcional do genoma foram relatadas várias vezes em Cuscuta. No entanto, as ligações evolutivas entre a degeneração e evolução funcional do seu gene e genoma ainda não foram esclarecidas.
Pesquisadores do Jardim Botânico Tropical Xishuangbanna (XTBG) da Academia Chinesa de Ciências e seus colaboradores conduziram a montagem de novo de 29 novos plastomas, incluindo 20 amostras de sete espécies de Cuscuta e nove espécies autotróficas de Convolvulaceae.
Eles decifraram o mecanismo de evolução do plastoma em Cuscuta e suas plantas autotróficas parentes de Cuscutaceae. O estudo deles foi publicado em Plant Molecular Biology .
Os resultados mostraram que a variação estrutural dos plastomas em Convolvulaceae foi diversa, com nove tipos de rearranjos estruturais e seis tipos de expansão-contração de borda de repetição invertida (IR). As variações estruturais estavam intimamente relacionadas com a transição da forma de vida parasitária e podem ter sido exacerbadas pela expansão-contração da fronteira IR e por grandes fragmentos repetidos.
Além disso, a degeneração do plastoma das espécies de Cuscuta foi progressiva, com perda maciça de genes ocorrendo apenas em três espécies do grupo Ceratophorae do subgênero Grammica.
No geral, o hábito parasitário de Cuscuta promoveu a exposição dos genes do plastoma a restrições seletivas relaxadas, e o acúmulo de microvariações em um grande número de genes do plastoma levou à degeneração do plastoma.
“Nosso estudo fornece novas evidências para uma melhor compreensão da evolução, variação e redução do plastoma no gênero Cuscuta”, disse Yu Wenbin da XTBG.
