猪笼草的肉食性是如何演化来的?

2017-02-11 06:00 · buyou

本周《自然-生态与演化》在线发表的论文展示了澳大利亚土瓶草的全基因组序列,揭示了食肉植物如何演化形成了消化猎物的能力。

本周《自然-生态与演化》在线发表的论文Genome of the pitcher plant Cephalotus reveals genetic changes associated with carnivory展示了澳大利亚土瓶草的全基因组序列,揭示了食肉植物如何演化形成了消化猎物的能力。


澳大利亚土瓶草。Fukushima et al.

猪笼草的一种——澳大利亚土瓶草(Cephalotus follicularis)既长了食肉叶子(其中含有可以令其消化动物猎物的液体),又长了非食肉叶子,因此能够用来对比考察食肉性是如何形成的。日本基础生物研究所的福岛健児、长谷部光泰、美国纽约州立大学布法罗分校的Victor Albert、中国华大基因的李帅成及同事检测了土瓶草的基因组序列,然后比较两种类型叶子的全基因组表达模式,揭示了食肉植物一些独特的适应行为,如吸引猎物、捕获和消化。之后,作者将土瓶草食肉叶子内的消化液与其另外三个远亲——阿帝露茅膏菜、菲律宾猪笼草和紫瓶子草——的消化液进行比较。


几种食虫植物消化液蛋白之间的直系-旁系同源关系。Fukushima et al.

他们发现,在其它植物中与应激反应相关的基因在其研究的所有四种食肉植物中均发生功能转变,其作用相当于消化性液蛋白。例如,能分解甲壳素的酶通常被植物用来抵御真菌,但这些植物当中,他们可能被用来消化同样由甲壳素构成的昆虫外骨骼。相同的蛋白质和氨基酸组合使所述所有四种植物形成消化能力,这表明食肉性在不同物种中多次独立演化。这也使得这些肉食类植物成为趋同进化的一个经典案例。

关键词: 进化