廣東
長久以來，生物的遺傳信息一直被認為“鎖”在染色體中。然而近年來的研究表明，真核生物擁有一套獨立于染色體之外的“隱藏密碼”——染色體外環狀DNA（eccDNA），它已被視為基因組可塑性的新興標志之一。
近日，南京農業大學徐國華教授團隊鐘山青年研究員倪涵芳博士為第一作者，徐國華教授與美國德州理工大學Luis R. Herrera-Estrella教授為共同通訊作者的團隊，在雙方合作研究氮、磷脅迫下水稻eccDNA適應性動態（發表于《Nature Communications》）基礎上，在國際權威期刊《Trends in Plant Science》發表了題為《植物eccDNA：基因組可塑性與逆境適應的驅動者》（Plant eccDNA as drivers of genome plasticity and stress adaptation）的綜述論文。該文系統闡述了植物eccDNA作為獨立遺傳元件的核心作用，為理解植物對非生物脅迫的快速適應機制與進化過程提供了兼具創新性與前瞻性的獨特視角。
研究表明，eccDNA能夠主動參與基因調控、基因組進化及環境應答。在面對營養缺乏、除草劑、干旱等非生物脅迫時，eccDNA能通過多種機制（如驅動基因拷貝數變異、參與轉座子活躍事件）迅速介導變異，為植物提供即時或可遺傳的適應能力，成為了超越傳統染色體遺傳的進化新途徑。該論文梳理了植物領域eccDNA研究的發展脈絡，具體闡釋了eccDNA參與植物非生物逆境脅迫應答的五大功能途徑，包括源自轉座子、基因、重復序列的eccDNA，以及可介導水平基因轉移、驅動拷貝數變異的eccDNA（如圖）。
針對植物eccDNA生成機制的解析，該論文勾畫了當前已知的eccDNA形成途徑，包括同源重組（HR）、非同源末端連接修復（NHEJ）及選擇性末端連接修復（Alt-EJ），并探討了不同環化機制研究的可選技術范式。此外，結合第三代測序技術、大數據分析與人工智能飛速發展的時代背景，該論文剖析了植物eccDNA研究目前存在的局限，繼而指出未來研究應聚焦于解析脅迫條件下eccDNA的精確累積機制、細胞間傳遞方式及跨代遺傳規律，并探索其應用價值。
解鎖這套天然的“隱藏密碼”，通過人工干預或利用這一原生系統，培育養分資源高效利用的、能應對氣候劇變的“智慧作物”，或將成為作物設計育種的新策略。
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