Cell?(IF=45.5) 2024-11-20
法國(guó)Roscoff研究所的J. Mark Cock課題組聯(lián)合12個(gè)國(guó)家100多位學(xué)者
褐藻是沿海生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)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(lái)的嚴(yán)重威脅。本研究通過(guò)對(duì)多個(gè)褐藻基因組的分析，系統(tǒng)揭示了其進(jìn)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(jìn)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(qiáng)、水平基因轉(zhuǎn)移事件的增加，以及新型信號(hào)分子和關(guān)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(guān)的代謝途徑中，這些變化顯著增強(qiáng)了褐藻的生態(tài)適應(yīng)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(guān)。這種關(guān)聯(lián)主要體現(xiàn)在生命史策略的演變和游動(dòng)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(yīng)多樣化生態(tài)環(huán)境提供了重要支持。同時(shí)，大型病毒基因組的整合對(duì)褐藻基因組的內(nèi)容和功能產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，這種整合可能通過(guò)提供新基因和調(diào)控機(jī)制進(jìn)一步提升其對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力。總體而言，本研究從進(jìn)化基因組學(xué)的視角揭示了褐藻的起源與多樣化機(jī)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(dòng)褐藻譜系進(jìn)化的重要驅(qū)動(dòng)力。這些發(fā)現(xiàn)為理解沿海生態(tài)系統(tǒng)的功能和適應(yīng)性機(jī)制提供了新的理論基礎(chǔ)。
原文鏈接：Evolutionary genomics of the emergence of brown algae as key components of coastal ecosystems
