DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/erag086
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41699772
تاريخ النشر: 2026-02-13
المؤلف: Yuyang Zhong وآخرون
الموضوع الرئيسي: التعايش بين الحشرات وتأثيرات البكتيريا
نظرة عامة
نقل الجينات التبادلي الداخلي (EGT) هو آلية حاسمة في تطور حقيقيات النوى، تتضمن نقل الحمض النووي من المتعايشين الداخليين إلى الجينوم النووي للمضيف. لقد أثر هذا العملية بشكل كبير على تفاعلات المضيف والمتعايش وتطور الجينومات النووية على مر الزمن. تشير الأبحاث الحديثة إلى أن EGT ليس مجرد ظاهرة تاريخية ولكنه لا يزال عملية نشطة في النباتات، وخاصة من خلال نقل الجينات من البلاستيدات إلى النواة.
تؤكد هذه القسم على أحدث التقدمات في فهم الأهمية الفسيولوجية لنقل الجينات من البلاستيدات إلى النواة والآليات الجزيئية التي تسهل هذا التفاعل المستمر بين الجينومات. تسلط النتائج الضوء على أهمية EGT في تشكيل المسار التطوري للكائنات الحية حقيقية النواة، مما يبرز أهميته في البحث البيولوجي المعاصر.
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على التفاعل المعقد بين المكونات النووية لحمض النووي البلاستيدي (NUPTs) وتطور الجينومات النووية للنباتات. يؤكد على أن دمج الحمض النووي للسيانوبكتيريا في الجينوم النووي كان عملية مستمرة منذ التعايش الداخلي للبلاستيدات الأولية، مع آثار كبيرة على التنوع الوظيفي والجيني. حوالي 18% من الجينات النووية في *Arabidopsis thaliana* هي من أصل سيانوبكتيري، وقد تم تحديد قطع كبيرة من الحمض النووي البلاستيدي في أنواع نباتية مختلفة. بينما بعض NUPTs غير مستقرة وتُستبعد، يتم الاحتفاظ ببعضها وتعديلها، مما يساهم في وظائف جينية جديدة وآليات تنظيمية. على سبيل المثال، توضح الجين اليتيم BOOSTER (BSTR) في *Populus trichocarpa* كيف يمكن أن تتطور NUPTs إلى جينات نووية أساسية تلعب دورًا في عملية التمثيل الضوئي.
يتناول القسم أيضًا آليات نقل الجينات من البلاستيدات إلى النواة، والتي تتضمن إطلاق الحمض النووي البلاستيدي، وانتقاله إلى النواة، ودمجه اللاحق في الجينوم النووي. تم تحديد عملية الدمج كعنق زجاجة، تتأثر بكسور مزدوجة الشريط (DSBs) في الجينوم النووي، والتي توفر نقاط دخول لـ NUPTs. تشير النتائج الحديثة إلى أن مسارات إصلاح الحمض النووي، مثل الانضمام غير المتجانس (NHEJ) والانضمام المدعوم بالتشابه الصغير (MMEJ)، هي حاسمة لفعالية هذا الدمج. علاوة على ذلك، تناقش الورقة العواقب التطورية لنقل الجينات التبادلي الداخلي (EGT)، بما في ذلك إمكانية فقدان الجينات العضوية وآثار تقنيات تحرير الجينوم لدراسة هذه العمليات. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على الطبيعة الديناميكية للجينومات النباتية التي تشكلها أحداث نقل الجينات المستمرة والاستراتيجيات التطورية التي تحمي من دمج الحمض النووي العضوي المفرط.
DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/erag086
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41699772
Publication Date: 2026-02-13
Author(s): Yuyang Zhong et al.
Primary Topic: Insect symbiosis and bacterial influences
Overview
Endosymbiotic gene transfer (EGT) is a crucial mechanism in eukaryotic evolution, involving the transfer of DNA from endosymbionts to the host’s nuclear genome. This process has significantly influenced host-symbiont interactions and the evolution of nuclear genomes over time. Recent research indicates that EGT is not merely a historical phenomenon but continues to be an active process in plants, particularly through plastid-to-nucleus gene transfer.
This section emphasizes the latest advancements in understanding the physiological significance of plastid-to-nucleus gene transfer and the molecular mechanisms that facilitate this ongoing interaction between genomes. The findings underscore the importance of EGT in shaping the evolutionary trajectory of eukaryotic organisms, highlighting its relevance in contemporary biological research.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the complex interplay between nuclear integrants of plastid DNA (NUPTs) and the evolution of plant nuclear genomes. It emphasizes that the integration of cyanobacterial DNA into the nuclear genome has been an ongoing process since primary plastid endosymbiosis, with significant implications for genomic diversity and functionality. Approximately 18% of nuclear genes in *Arabidopsis thaliana* are of cyanobacterial origin, and large fragments of plastid DNA have been identified in various plant species. While some NUPTs are unstable and eliminated, others are retained and modified, contributing to new gene functions and regulatory mechanisms. For instance, the orphan gene BOOSTER (BSTR) in *Populus trichocarpa* illustrates how NUPTs can evolve into essential nuclear genes with roles in photosynthesis.
The section also addresses the mechanisms of plastid-to-nucleus gene transfer, which involves the release of plastid DNA, its translocation to the nucleus, and subsequent integration into the nuclear genome. The integration process is identified as a bottleneck, influenced by double-strand breaks (DSBs) in the nuclear genome, which provide entry points for NUPTs. Recent findings indicate that DNA repair pathways, such as nonhomologous end joining (NHEJ) and microhomology-mediated end joining (MMEJ), are crucial for the efficiency of this integration. Furthermore, the paper discusses the evolutionary consequences of endosymbiotic gene transfer (EGT), including the potential for organellar gene loss and the implications of genome editing technologies for studying these processes. Overall, the research underscores the dynamic nature of plant genomes shaped by ongoing gene transfer events and the evolutionary strategies that protect against excessive organellar DNA integration.