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近期，植物學(xué)權(quán)威期刊New Phytologist（影響因子8.512）以《Plants acquired a major retrotransposon horizontally from fungi during the conquest of land》為題在線發(fā)表了我校生命科學(xué)學(xué)院韓管助教授課題組關(guān)于植物逆轉(zhuǎn)錄病毒起源的最新研究進(jìn)展。

逆轉(zhuǎn)錄病毒可在動(dòng)物中引起多種疾病，如艾滋病和癌癥等。逆轉(zhuǎn)錄病毒和宏病毒（又被稱為Ty3/Gypsy反轉(zhuǎn)座元件）在進(jìn)化關(guān)系上非常近。但逆轉(zhuǎn)錄病毒和宏病毒之間存在兩個(gè)主要差別：逆轉(zhuǎn)錄病毒能編碼介導(dǎo)感染的被膜蛋白；逆轉(zhuǎn)錄病毒復(fù)制酶蛋白能編碼一個(gè)雙核酸酶H的結(jié)構(gòu)域。有意思的是，植物有一類宏病毒（Athila/Tat類反轉(zhuǎn)座元件）獨(dú)立地進(jìn)化出了逆轉(zhuǎn)錄病毒類似的結(jié)構(gòu)特征；Athila/Tat元件既能編碼一個(gè)被膜類似蛋白又能編碼雙核酸酶H結(jié)構(gòu)域。由于和逆轉(zhuǎn)錄病毒之間的相似性，Athila/Tat元件又被稱為植物逆轉(zhuǎn)錄病毒。但是目前尚不清楚植物逆轉(zhuǎn)錄病毒是如何起源的。

韓管助教授課題組利用比較基因組學(xué)方法在106種代表性植物基因組中系統(tǒng)地挖掘了Athila/Tat元件，發(fā)現(xiàn)Athila/Tat元件存在于所有陸生植物基因組中，而在其它非陸生植物基因組中沒有發(fā)現(xiàn)Athila/Tat元件的存在，這表明植物Athila/Tat元件起源于植物從水生到陸生的進(jìn)化過程（登陸）中。植物Athila/Tat元件是陸生植物基因組的重要組成部分，在部分植物基因組中存在多達(dá)十萬個(gè)拷貝。該研究又進(jìn)一步在2000多種真核生物基因組中挖掘了Athila/Tat類似元件，在真菌中的毛霉門和捕蟲霉門物種基因組中發(fā)現(xiàn)了Athila/Tat類似元件的存在，而毛霉門物種可以和植物的根建立共生關(guān)系，形成叢枝菌根。系統(tǒng)發(fā)生分析表明陸生植物Athila/Tat元件的多樣性聚在真菌Athila/Tat類似元件的多樣性中。這些證據(jù)表明植物可能在登陸過程中從真菌通過水平轉(zhuǎn)移獲得了Athila/Tat元件。

通過分析陸生植物Athila/Tat元件和真菌Athila/Tat類似元件的結(jié)構(gòu)特征發(fā)現(xiàn)，真菌Athila/Tat類似元件不編碼雙核酸酶H結(jié)構(gòu)域，也不編碼被膜類似蛋白，可能代表Athila/Tat元件的原始結(jié)構(gòu)特征。進(jìn)一步分析表明植物Athila/Tat元件的雙核酸酶H結(jié)構(gòu)域是多次獨(dú)立起源的。僅有一個(gè)支系的植物Athila/Tat元件獲得被膜類似蛋白，形成所謂的植物逆轉(zhuǎn)錄病毒。這些結(jié)果表明Athila/Tat元件在從真菌水平轉(zhuǎn)移到植物之后頻繁地獲得和丟失結(jié)構(gòu)域并進(jìn)化出多種形式，包括具有被膜蛋白和雙核酸酶H結(jié)構(gòu)域的植物逆轉(zhuǎn)錄病毒。

普遍認(rèn)為真菌在早期陸生植物適應(yīng)陸地環(huán)境過程中發(fā)揮了重要的作用，該研究為真菌和植物之間早期的密切關(guān)系提供了新的分子證據(jù)，表明真菌和植物之間的遠(yuǎn)古互作可能塑造了真菌和植物基因組的復(fù)雜性?？傊?，該研究解析了植物逆轉(zhuǎn)錄病毒的起源，為理解陸生植物轉(zhuǎn)座元件的起源提供了新的視角。

相關(guān)研究發(fā)表在植物學(xué)權(quán)威期刊New Phytologist上（文章鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17568），博士研究生王欽同學(xué)為第一作者，韓管助教授為通訊作者。相關(guān)研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。

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