植物基因组内同义替换率前所未有的异质性

同义替换率在物种间差异很大，但由于缺乏强烈的选择压力，其在基因组内通常相当稳定。在植物中，质体基因的进化速度往往快于线粒体基因，物种间的速率变异通常在线粒体和质体基因组之间存在相关性，且极少存在基因组内速率异质性的例子。为了研究植物细胞器基因组之间及内部替换率变异的程度，我们对匍匐筋骨草（Ajuga reptans）的完整线粒体和质体基因组进行了测序，此前已知该物种的几个线粒体基因表现出速率异质性。替换率特异性地在线粒体基因组中加速，这与大多数其他被子植物中质体和线粒体速率变化的协同性形成了鲜明对比。引人注目的是，我们在 Ajuga 线粒体基因中发现了高达 340 倍的同义替换率变异范围。这是迄今为止在基因组中报道过的最大程度的同义速率异质性，但驱动这一现象的进化动力尚不清楚。对植物线粒体同义位点的选择效应通常较弱，因此不太可能产生如此前所未有的基因组内速率异质性。快速进化的基因在基因组中并未聚集，这反驳了局部超突变假说，尽管考虑到植物线粒体中极高的基因组重排率，它们在祖先状态下可能曾是聚集的。涉及易错逆转录和成熟转录本基因组整合的诱变性逆转录加工（mutagenic retroprocessing）被假设为另一种潜在的解释。