Analyse der nukleo-cytoplasmatischen Coevolution von RuBisCO in synthetisierten Cucumis-Allopolyploiden

Allopolyploide stehen oft vor der Herausforderung, eine gute Koordination zwischen den nukleären und cytoplasmatischen Genen aufrechtzuerhalten, die von verschiedenen Arten stammen. Der synthetische Allotetraploid Cucumis × hytivus ist ein nützliches Modell, um die cytonukleare Coevolution zu untersuchen. In dieser Studie wurden die Sequenzen und der Ausdruck des cytonukleären Enzymkomplexes RuBisCO sowie sein Gehalt und seine Aktivität in C. × hytivus im Vergleich zu seinen Eltern untersucht, um die plastid-nukleare Coevolution zu erkunden. Die plastidkodierte rbcL-Gensequenz wurde als stabiler mütterlicher Erbgang bestätigt, und die elterlichen Kopien der nukleären rbcS-Gene wurden beide in C. × hytivus erhalten. Somit könnte das mütterliche Plastid mit den biparental vererbten rbcS-Allel interagieren. Der Ausdruck des rbcS-Gens der C-Homoeologe (väterlich) war signifikant höher als der der H-Homoeologe (mütterlich) in C. × hytivus (HHCC). Eine Analyse der Protein-Interaktion-Vorhersage zeigte, dass das rbcL-Protein eine stärkere Bindungsaffinität zur väterlichen Kopie des rbcS-Proteins hat als zur mütterlichen Kopie in C. × hytivus, was die transkriptionale Verzerrung der rbcS-Homoeologe erklären könnte. Darüber hinaus wiesen sowohl die Aktivität als auch der Gehalt von RuBisCO in C. × hytivus eine mittlere Elternheterosis auf. Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse eine väterliche transkriptionale Verzerrung der rbcS-Gene in C. × hytivus, und wir fanden heraus, dass eine neue nukleo-cytoplasmatische Kombination einer der Gründe für die Heterosis von Allopolyploiden sein könnte.