Chloroplast competition is controlled by lipid biosynthesis in evening primroses
Notice bibliographique
Résumé
Abstract In most eukaryotes, organellar genomes are transmitted preferentially by the mother, but molecular mechanisms and evolutionary forces underlying this fundamental biological principle are far from understood. It is believed that biparental inheritance promotes competition between the cytoplasmic organelles and allows the spread of so-called selfish cytoplasmic elements. Those can be, for example, fast replicating or aggressive chloroplasts (plastids) that are incompatible with the hybrid nuclear genome and therefore maladaptive. Here we show that the ability of plastids to compete against each other is a metabolic phenotype determined by extremely rapidly evolving genes in the plastid genome of the evening primrose Oenothera . Repeats in the regulatory region of accD (the plastid-encoded subunit of the acetyl-CoA carboxylase, which catalyzes the first and rate limiting step of lipid biosynthesis), as well as in ycf2 (a giant reading frame of still unknown function), are responsible for the differences in competitive behavior of plastid genotypes. Polymorphisms in these genes influence lipid synthesis and most likely profiles of the plastid envelope membrane. These in turn determine plastid division and/or turn-over rates and hence competitiveness. This work uncovers cytoplasmic drive loci controlling the outcome of biparental chloroplast transmission. Here, they define the mode of chloroplast inheritance, since plastid competitiveness can result in uniparental inheritance (through elimination of the “weak” plastid) or biparental inheritance (when two similarly “strong” plastids are transmitted). Significance statement Plastids and mitochondria are usually uniparentally inherited, typically maternally. When the DNA-containing organelles are transmitted to the progeny by both parents, evolutionary theory predicts that the maternal and paternal organelles will compete in the hybrid. As their genomes do not undergo sexual recombination, one organelle will “try” to outcompete the other, thus favoring the evolution and spread of aggressive cytoplasms. The investigations described here in the evening primrose, a model species for biparental plastid transmission, have discovered that chloroplast competition is a metabolic phenotype. It is conferred by rapidly evolving genes that are encoded on the chloroplast genome and control lipid biosynthesis. Due to their high mutation rate these loci can evolve and become fixed in a population very quickly.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».