Firstauthor:RietDeSmet;Affiliations:GhentUniversity(根特大学):Ghent,Belgium
Correspondingauthor:YvesVandePeer
Geneandgenomeduplicationshavebeenrampant(猖獗的)duringtheevolutionoffloweringplants.Unlikesmall-scalegeneduplications,whole-genomeduplications(WGDs)copyentirepathwaysornetworks,andassuchcreatetheuniquesituationinwhichsuchduplicatedpathwaysornetworkscouldevolvenovelfunctionalitythroughthecoordinatedsub-orneo-functionalizationofitsconstituentgenes.Here,wedescribearemarkablecaseofcoordinatedgeneexpressiondivergencefollowingWGDsinArabidopsisthaliana.Weidentifiedasetof92homoeologousgenepairsthatallshowasimilarpatternoftissue-specificgeneexpressiondivergencefollowingWGD,withonehomoeologshowingpredominantexpressioninaerialtissues(地上部分组织)andtheotherhomoeologshowingbiasedexpressionintip-growthtissues(顶端生长组织).Weprovideevidencethatthispatternofgeneexpressiondivergenceseemstoinvolvegeneswitharoleincellpolarity(细胞极性)andthatlikelyfunctioninthemaintenanceofcell-wallintegrity.FollowingWGD,manyoftheseduplicatedgenesevolvedseparatefunctionsthroughsubfunctionalizationingrowth/developmentandstressresponse.Uncouplingtheseprocessesthroughgenomeduplicationslikelyprovidedimportantadaptionswithrespecttogrowthandmorphogenesisanddefenseagainstbioticandabioticstress.
基因和基因组复制在开花植物进化过程中十分频繁。与小范围的基因复制事件不同，全基因组复制事件会复制整个通路或者网络，复制后的通路或者网络上的基因可以通过基因的新功能和亚功能化进化出新的功能。本文，作者对拟南芥的基因组复制事件后的基因表达分化进行了研究。作者鉴定了92个同源基因对在基因组复制事件后呈现同样的组织特异性表达分化模式，其中一个同源基因在地上部分组织表达，而另一个同源基因在顶端生长组织中存在表达偏性。本文的研究表明这种基因表达分化模式可能涉及到参与细胞极性的基因，最终维持细胞壁的完整性。在基因组复制事件之后，许多复制基因通过在生长/发育和胁迫响应中亚功能化从而进化出不同的功能。通过基因组复制事件将基因功能分开可能为植物的生长、形态建成以及生物、非生物胁迫抗性提供新的适应性。
