これらの寄生植物は犠牲者に夕食を作らせる

寄生植物は植物界の顕花植物種の約1％を占めており、その奇癖やトリックは驚きに満ちている。寄生植物の中には、宿主植物に大きく依存する方向に進化し、光合成などの基本的な生物学的プロセスに関連するゲノムをかなり失っているものもある。この発見は、9月21日にNature Plants誌に掲載された研究で説明されている。

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アジアや熱帯アフリカの熱帯・温帯地域に生息するツタウルシ科の植物は、一般的に森の木の根元に生える菌類に似ていますが、見た目以上の多くの特徴があります。キノコのように見える構造は、花序、つまり茎に複雑に並んだ花の集まりです。

しかし、吸器と呼ばれる細い突起を宿主の組織に伸ばして栄養分を盗む他の寄生植物とは異なり、バラノフォラ属の植物は、実際に宿主植物の維管束系を誘導して塊茎に成長させ、栄養分を蓄えます。これにより、宿主植物とバラノフォラの組織からできた独特の地下器官が形成され、その後、バラノフォラはそれを食べて栄養分を得ます。

亜熱帯の極度寄生植物がどのようにしてこのユニークな形態に進化したかをさらに知るために、北京ゲノム​​研究所（BGI）とブリティッシュコロンビア大学の研究チームは、バラノフォラのゲノムを、栄養体が大きく異なるサプリアと呼ばれる別の寄生植物属と比較した。サプリアはラフレシア科に属し、非常に臭いの強い死体花も含まれており、アジアの熱帯林でよく見られる。

研究により、サプリア属は時間の経過とともにゲノムの38パーセントを失い、バラノフォラ属は寄生行動を進化させながらゲノムの28パーセントを失ったことが判明した。著者らは、これは顕花植物としては記録的な遺伝子の縮小だと述べている。

「バラノフォラとサプリアで観察された類似しているが独立した遺伝子喪失の程度は驚くべきものだ」と、研究の共著者でBGI研究所の植物遺伝学者シャオリ・チェン氏は声明で述べた。「外見上は異なる生活史と外見を持ち、異なるグループの光合成植物から進化したにもかかわらず、全寄生系統の遺伝的進化には非常に強い収束があることを示している」

研究者らは、バラノフォラとサプリアの両種が、窒素吸収、根の発達、花の発達の調節など、光合成やその他の重要な生物学的プロセスに関連する遺伝子のほぼすべてを失っていることを発見した。

「バラノフォラで失われた遺伝子の大部分は、おそらく緑色植物に不可欠な機能に関係しているが、寄生虫では機能的に不要になっている」と、研究の共著者でブリティッシュコロンビア大学の植物学者ショーン・グラハム氏は声明で述べた。

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これらの寄生植物は、光合成によって食物を作るために必ずしも日光と水に頼る必要はなく、代わりに宿主植物の資源を利用するため、それらの遺伝子を失っているようです。

注目すべきことに、植物のストレス反応とシグナル伝達を司る主要ホルモンであるアブシジン酸（ABA）の合成に関連する遺伝子も、バラノフォラとサプリアでは失われている。遺伝子が失われているにもかかわらず、研究チームはバラノフォラの開花茎におけるABAホルモンの蓄積を記録し、ABAシグナル伝達への反応に関与する遺伝子が寄生虫にまだ保持されていることを確認した。研究チームによると、この遺伝子の喪失は植物にとって有益である可能性があるという。

「ABA 生合成経路全体の喪失は良い例かもしれません。宿主植物との生理学的同期を維持するのに役立つかもしれません」とグラハム氏は言う。「これは将来的にテストされる必要があります。」

研究チームは、この研究は寄生植物内で起こっている主要なゲノム変化を深く理解するものであり、10KPと呼ばれる1万種の植物のゲノム配列を解読するプロジェクトの観点から重要であると述べている。