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【科研成果】中國科學(xué)院微生物研究所趙瑞琳團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)真菌水平基因轉(zhuǎn)移對生態(tài)類型依賴的現(xiàn)象
在進(jìn)化過程中水平基因轉(zhuǎn)移（HGT）使不同物種具有了執(zhí)行相同或相似功能的基因，從而構(gòu)成了物種間相互纏結(jié)的“生命之網(wǎng)”，從而促進(jìn)了在同一環(huán)境下物種之間的趨同進(jìn)化。現(xiàn)有研究已表明HGT在原核生物的進(jìn)化歷程中扮演著舉足輕重的角色。然而，人們對真菌中HGT現(xiàn)象的了解仍較為有限。近日，中國科學(xué)院微生物研究所趙瑞琳研究團(tuán)隊在mBio上發(fā)表題為“Uneven Distribution of Prokaryote-Derived Horizontal Gene Transfer in Fungi: A Lifestyle-Dependent Phenomenon”的文章，系統(tǒng)揭示了真菌界中HGT事件，并在真菌適應(yīng)性不同生活類型中的重要作用，為理解HGT對真菌生態(tài)類型的影響提供了重要依據(jù)，也為理解生物多樣性的形成和生態(tài)系統(tǒng)的功能提供新的視角。
研究團(tuán)隊通過對829個真菌基因組進(jìn)行系統(tǒng)性分析，發(fā)現(xiàn)其中750個存在20,093個源自原核生物的HGT基因，涵蓋8,815個獨立的HGT事件。這些基因主要參與細(xì)胞代謝和細(xì)胞功能，暗示它們可能在真菌適應(yīng)環(huán)境過程中發(fā)揮了重要作用。進(jìn)一步分析表明，真菌的生活類型顯著影響了HGT事件的頻率：寄生真菌的HGT基因數(shù)量最高，其次為腐生真菌，而共生真菌的HGT基因數(shù)量最少。這種分布模式說明，不同的生態(tài)角色和生活方式可能在真菌進(jìn)化中對外源基因的引入產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。研究還發(fā)現(xiàn)，這些轉(zhuǎn)移基因在進(jìn)化中經(jīng)歷了凈化選擇，以避免有害突變，從而保持功能穩(wěn)定性。此外，帶有內(nèi)含子的HGT基因表現(xiàn)出更高的表達(dá)水平，提示內(nèi)含子的獲得可能促進(jìn)這些基因在真菌基因組中的適應(yīng)性融合。
中國科學(xué)院微生物所劉飛助理研究員為論文第一作者，趙瑞琳研究員為論文通訊作者。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃、中國科學(xué)院戰(zhàn)略生物資源計劃及河南省重點研發(fā)專項等項目的資助。
圖1. HGT在系統(tǒng)發(fā)育樹上的分布
圖2. 不同真菌類群中的HGT分布
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