寄主与寄生物之间的协同演化可以在物种相互作用中维持较高水平的遗传多样性。在许多系统中，被寄生植物利用的寄主特性在其他功能方面会受到限制，从而导致了在时空上复杂的选择压力。
2020年2月1日，美国宾夕法尼亚州立大学研究人员发表到PNAS上的一篇文章，研究了主食高粱（Sorghum bicolor）全基因组水平上的变异以及其与寄生杂草黄独脚金（Striga hermonthica）之间的相关性。研究人员以在寄生植物出现梯度上的地理选择镶嵌（Geographic selection mosaics，即基因在不同的环境中以不同的方式表达，一个物种如何影响另一物种的进化适应性取决于相互作用发生的环境）维持了高粱地方品种抗性的遗传多样性为假设，研究结果显示，高粱低发芽刺激基因（LOW GERMINATION STIMULANT 1，LGS1）基因位点的功能缺失等位基因在不同的非洲地方品种中多次独立发生，并且地理上与黄独脚金的发生相关，说明了局域适应于寄生压力的演化。这些等位基因在黄独脚金寄生易发生地区的频率较低，而在其它地区则没有，说明存在潜在的权衡机制限制了这些等位基因的固定。同时，研究人员通过对与寄生植物分布的全基因组关联分析，发现在LGS1基因位点和其他候选基因周边存在平衡选择的特征，这与权衡机制的假设相一致。利用CRISPR-Cas9编辑的高粱试验进一步表明LGS1介导的抗性，很大程度上取决于寄生植物的基因型和非生物环境，并以减少光系统基因表达为代价。研究表明，小农农业生态系统中寄主抗性基因多样性保持长期稳定的现象，为工业化农业系统与自然群体都提供了一个有价值的比较。
宋琪 编译自https://www.pnas.org/content/early/2020/02/10/1908707117
原文标题：Genomics of sorghum local adaptation to a parasitic plant
