Cell?(IF=45.5) 2024-11-20
法國Roscoff研究所的J. Mark Cock課題組聯(lián)合12個國家100多位學者
褐藻是沿海生態(tài)系統(tǒng)的關鍵物種，常構(gòu)成廣闊的水下森林，但這些生態(tài)系統(tǒng)正面臨氣候變化帶來的嚴重威脅。本研究通過對多個褐藻基因組的分析，系統(tǒng)揭示了其進化歷程，包括從起源到褐藻目（Order）水平的多樣化，以及屬（Genus）水平的微觀進化。研究表明，褐藻譜系的形成伴隨著以下重要基因組變化：新直系同源基因家族的獲得、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域重組能力的增強、水平基因轉(zhuǎn)移事件的增加，以及新型信號分子和關鍵代謝通路的獲取，尤其是在海藻酸（alginate-based extracellular matrix）、鹵素（halogen）和多酚（phlorotannin）合成相關的代謝途徑中，這些變化顯著增強了褐藻的生態(tài)適應能力。此外，研究發(fā)現(xiàn)，基因組多樣化與表型分化密切相關。這種關聯(lián)主要體現(xiàn)在生命史策略的演變和游動孢子鞭毛結(jié)構(gòu)的改變上，這些表型變化可能為褐藻適應多樣化生態(tài)環(huán)境提供了重要支持。同時，大型病毒基因組的整合對褐藻基因組的內(nèi)容和功能產(chǎn)生了深遠影響，這種整合可能通過提供新基因和調(diào)控機制進一步提升其對環(huán)境變化的適應能力。總體而言，本研究從進化基因組學的視角揭示了褐藻的起源與多樣化機制，表明基因組創(chuàng)新、表型分化以及病毒基因組整合是推動褐藻譜系進化的重要驅(qū)動力。這些發(fā)現(xiàn)為理解沿海生態(tài)系統(tǒng)的功能和適應性機制提供了新的理論基礎。
原文鏈接：Evolutionary genomics of the emergence of brown algae as key components of coastal ecosystems
