Phylotranscriptomic Analyses of Mycoheterotrophic Monocots Show a Continuum of Convergent Evolutionary Changes in Expressed Nuclear Genes From Three Independent Nonphotosynthetic Lineages
Notice bibliographique
Résumé
Mycoheterotrophy is an alternative nutritional strategy whereby plants obtain sugars and other nutrients from soil fungi. Mycoheterotrophy and associated loss of photosynthesis have evolved repeatedly in plants, particularly in monocots. Although reductive evolution of plastomes in mycoheterotrophs is well documented, the dynamics of nuclear genome evolution remains largely unknown. Transcriptome datasets were generated from four mycoheterotrophs in three families (Orchidaceae, Burmanniaceae, Triuridaceae) and related green plants and used for phylogenomic analyses to resolve relationships among the mycoheterotrophs, their relatives, and representatives across the monocots. Phylogenetic trees based on 602 genes were mostly congruent with plastome phylogenies, except for an Asparagales + Liliales clade inferred in the nuclear trees. Reduction and loss of chlorophyll synthesis and photosynthetic gene expression and relaxation of purifying selection on retained genes were progressive, with greater loss in older nonphotosynthetic lineages. One hundred seventy-four of 1375 plant benchmark universally conserved orthologous genes were undetected in any mycoheterotroph transcriptome or the genome of the mycoheterotrophic orchid Gastrodia but were expressed in green relatives, providing evidence for massively convergent gene loss in nonphotosynthetic lineages. We designate this set of deleted or undetected genes Missing in Mycoheterotrophs (MIM). MIM genes encode not only mainly photosynthetic or plastid membrane proteins but also a diverse set of plastid processes, genes of unknown function, mitochondrial, and cellular processes. Transcription of a photosystem II gene (psb29) in all lineages implies a nonphotosynthetic function for this and other genes retained in mycoheterotrophs. Nonphotosynthetic plants enable novel insights into gene function as well as gene expression shifts, gene loss, and convergence in nuclear genomes.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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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 tête enseignante, 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 ».