“懒汉”植物是怎样炼成的？

在植物中，那些偷懒不劳而获的被称为寄生植物它们通常是一类懒人，没有或缺乏叶绿素，不能独立生活，必须依附在其他植物上，通过吸器掠夺寄主养分才能生存

豆科是唯一已知的寄生植物分支，包括自养，兼性半寄生，专性半寄生和完全寄生因此，它们是研究植物寄生习性进化过程的理想类群

最近几天，中国科学院昆明植物研究所吴建强研究团队从寄生生活方式不同的物种的比较基因组学入手，揭示了列当科植物寄生的起源和逐渐演化过程最新一期国际期刊《分子植物》发表了相关研究成果

研究团队对自养植物绿色花萼和两种重要寄生杂草向日葵和埃及杜鹃的全基因组进行了测序，并与已发表的兼性和半寄生植物沙蒿和马先蒿以及专性和半寄生植物麦冬进行了比较基因组分析。

结果表明，与已知寄生植物菟丝子的进化过程不同，伴随着寄生习性的加深，寄生植物的基因组大小和基因数量并没有急剧缩小相反，与自养花萼相比，Orphanaceae的半寄生和全寄生植物具有更大的基因组和更多的基因

吸器是寄生植物特有的器官，帮助寄生植物与寄主建立物理联系，从而寄生生活昆明植物研究所徐宇星博士介绍，通过吸器转录组数据，他们在这些寄生植物的基因组中鉴定出吸器相关基因，发现这些吸器相关基因也急剧扩增。

历史上，有过两次如此重要的扩张第一次是由约7348万年前的远古加倍事件引起的，当时寄生习性尚未出现，第二次是最近寄生植物分化后独立出现的基因加倍与中性进化模型对比发现，虽然古加倍事件比寄生习性早出现约3500万年，但它在吸器起源中发挥了重要作用

通过对基因家族进化的分析，研究小组发现这些寄生植物中基因家族的收缩和扩张同样激烈在自养植物的保守基因家族中，Orphanaceae科寄生植物的基因损失伴随着寄生习性的加深越来越严重:从兼性半寄生损失约2%—3%，到专性半寄生损失约6%—7%，再到总寄生损失约13%—15%豆科丢失的基因有一半以上与起源完全不同的菟丝子相同，且大多与光合作用和叶绿体功能有关不同基因的丢失主要与两种不同的寄生形式有关:茎寄生和根寄生杜鹃花中与光合作用和光信号相关的基因丢失较多，而菟丝子中与根器官功能相关的基因丢失较多

Orobaceae科寄生植物基因组进化的这一发现支持了寄生习性的三阶段进化过程。

也就是说，列当科的寄生植物首先获得吸器，与宿主建立物理联系，然后逐渐依赖宿主，开始失去不必要的功能基因，最后获得新的基因，使其更加特化，更加依赖宿主研究员吴建强说