水龙骨科附生蕨类Rubisco大亚基适应性进化：正向选择位点研究

"这篇论文是关于水龙骨科附生蕨类植物中Rubisco大亚基的适应性进化的研究，主要关注了该酶在光合作用中的作用以及其基因rbcL的正向选择位点。通过对水龙骨科附生蕨类的rbcL基因进行分析，探讨了蕨类植物在白垩纪时期如何适应被子植物兴起的环境变化。研究使用了位点间可变ω模型来检测基因的适应性进化，并通过比较不同模型确定了7个正向选择位点，这些位点可能对于维持Rubisco的功能至关重要。" 在光合作用中，核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）是一个至关重要的酶，它不仅负责碳同化，还将CO2固定到RUBP中，同时也是引发光呼吸的始作俑者。由于Rubisco催化这两种截然不同的反应，它的效率直接影响到植物的光合速率和光呼吸的平衡。在陆生植物中，Rubisco全酶由8个大亚基和8个小亚基组成，其中大亚基由叶绿体基因rbcL编码。 水龙骨科是蕨类植物中较为进化的一类，多数为附生植物，它们在白垩纪时期面临被子植物崛起带来的生态系统变革。为了探究这种适应性进化，研究人员选择了水龙骨科附生蕨类作为研究对象，利用位点间可变ω模型分析rbcL基因的适应性进化。通过比较模型M1a/M2a和M7/M8，研究人员在氨基酸水平上鉴定了7个正向选择位点：133L，251M，262A，265V，282Y，3261和36210。这些位点的变异可能反映了Rubisco对环境变化的适应，尤其是在维持酶活性方面。特别地，位点262A，265V，282Y和3261的功能重要性得到了先前实验数据的支持。 这些发现证实了通过ω比值检测DNA编码序列适应性的有效性，并暗示了水龙骨科植物可能通过rbcL基因等关键功能基因的适应性进化，成功应对了白垩纪时期被子植物引起的生态挑战。这一研究对理解植物进化策略以及光合作用的生物学机制具有深远意义，也为未来优化光合作用效率提供了潜在的分子靶点。