En studie från Kobe University har avslöjat hur Balanophora-växter, som inte fotosyntetiserar och varav vissa förökar sig asexuellt, lyckas frodas som parasiter på värdväxters rötter. Dessa undangömda arter, gömda under jorden under större delen av sina liv, erbjuder nya insikter i växtens evolution och metabolism. Resultaten belyser dramatiska minskningar i deras plastidgenom samtidigt som vitala funktioner bibehålls.
Balanophora-växter representerar ett extremt fall i växtbiologi, där de överger fotosyntesen för att parasitera värdväxters rötter för näringsämnen. De tillbringar större delen av sina liv under jord och kommer bara upp under blomningssäsongen i fuktiga skogsmiljöer. Vissa arter har till och med övergett sexuell reproduktion och förlitar sig istället på asexuella metoder för att producera frön.
Kenji Suetsugu, botaniker vid Kobe University, ledde forskningen för att koppla evolutionär historia, plastidförändringar och ekologiska anpassningar hos dessa växter. "Mitt långsiktiga mål är att ompröva vad det verkligen innebär att vara en växt", uppgav Suetsugu. Teamet analyserade artsförhållanden och fann att alla Balanophora-medlemmar delar ett dramatiskt minskat plastidgenom, en förändring som troligen skedde hos en gemensam förfader innan diversifiering.
Trots minskningen är plastiderna fortfarande essentiella. "Det är spännande att se hur mycket en växt kan minska sitt plastidgenom, som vid första anblicken ser ut att vara på väg att försvinna", förklarade Suetsugu. "Men vid närmare inspektion fann vi att många proteiner fortfarande transporteras till plastiden, vilket visar att även om växten har övergett fotosyntesen är plastiden fortfarande en vital del av växtens metabolism."
Asexuell reproduktion verkar ha utvecklats flera gånger och underlättat kolonisering över öar från Japans fastland via Okinawa till Taiwan. "Under det senaste decenniet har jag studerat Balanophora-pollinering och fröspridning där kamelgrillor och kackerlackor spelar en oväntad roll, men jag noterade också att asexuell fröproduktion ofta säkerställde reproduktion när partners eller pollinatörer var sällsynta", noterade Suetsugu.
Studien, publicerad i New Phytologist, genomfördes med samarbetspartners från Okinawa Institute of Science and Technology och University of Taipei. Finansiering kom från Japan Society for the Promotion of Science (stipendium 23K14256), Human Frontier Science Program (stipendium RGEC29/2024), Japan Science and Technology Agency (stipendier JPMJPR21D6, JPMJFR2339) och National Science and Technology Council, Taiwan (stipendium 109-2311-B-845-001). Suetsugu planerar vidare arbete för att koppla dessa genomiska insikter till biokemisk analys av plastidfunktioner som upprätthåller parasitisk tillväxt.