記者4日從中國農業科學院獲悉，該院農業基因組研究所研究員武志強團隊通過分析近150份模式物種擬南芥的細胞器基因組變異，首次揭示植物細胞器基因組的動態演化模式，并發現通過調控核基因MSH1可顯著加速線粒體基因組演化。這一發現為開發利用細胞器遺傳資源、改良作物性狀提供了新理論支撐。相關成果近日發表于《基因組生物學》。

在植物細胞中，線粒體和葉綠體作為“半自主”細胞器，其基因組與核基因組共同構成復雜的遺傳網絡。傳統的物種內細胞器基因組研究，發現基因組中基因的進化速率緩慢，但其基因組結構快速變異。

“我們對精細校對后的細胞器基因組結構形態展開變異細致分析，發現線粒體基因組中重復片段驅動的重組發生速度極快，導致其結構變化與其他變異類型‘脫節’，甚至形成傳統方法難以比對的復雜結構。我們還首次觀察到罕見的大型重復序列擴張與融合事件，揭示了線粒體基因組‘高頻重組—快速固定’的獨特演化機制。”論文通訊作者武志強告訴科技日報記者。

研究團隊通過精準調控核編碼基因MSH1的功能，實現了對線粒體基因組演化的“定向操控”。實驗表明，MSH1基因的突變與恢復可產生線粒體基因組的不同結構版本，而葉綠體基因組在此過程中受到的影響很小?！斑@一結論表明，細胞器DNA的自我修復機制可能在線粒體和葉綠體基因組演化中由不同的關鍵基因進行調控和作用。”武志強解釋道，“MSH1基因如同一個‘開關’，通過影響線粒體基因組的重組頻率，驅動其快速適應環境變化?！?/p>