Genom kloroplas bukanlah “cetak biru yang tetap”
Dengan Eranga Pawani Witharana sebagai penulis pertama, kelompok riset yang berpusat di laboratorium kami mengungkapkan bahwa genom kloroplas mengalami perubahan struktural yang lambat tetapi berkelanjutan selama puluhan juta tahun.
Informasi artikel penelitian asli
Judul: Ongoing structural changes highlight the dynamic nature of chloroplast genomes
Penulis: Eranga Pawani Witharana, Nobuhiro Kotoda, Kiyohiko Seki, Shinji Fukuda & Yukio Nagano
Jurnal: Nucleic Acids Research, Jilid 54, Edisi 4, gkag117
Tanggal terbit: 24 Februari 2026
DOI: 10.1093/nar/gkag117
Metrik jurnal: 2025 Journal Impact Factor: 15.0; 2025 5-year Journal Impact Factor: 17.6; JCR Biochemistry & Molecular Biology: 14/328; 2025 CiteScore: 29.8; Scopus Genetics: 5/357 (Top 1.4%); 2025 SNIP: 5.1 (metrik terbaru yang tercantum dalam daftar penerbit per Juli 2026)
Jenis artikel: Akses Terbuka
- Analisis terhadap 28 spesies Aurantioideae mendeteksi heteroplasma struktural—koeksistensi dua genom kloroplas yang berbeda secara struktural dalam tanaman yang sama.
- Rekombinasi yang dimediasi oleh pengulangan inversi pendek menghasilkan inversi besar sekitar 22 kb.
- Konfigurasi genom alternatif tampaknya bertahan sejak awal Miosen, sekitar 12,1–28,2 juta tahun yang lalu.
- Studi ini menyajikan alur kerja praktis untuk mendeteksi konfigurasi genom kloroplas frekuensi rendah dari data standar yang dibaca singkat.
Chloroplast genome dan structural heteroplasmy
Selain nuclear DNA, sel tumbuhan memiliki genome mandiri di dalam kloroplas. Chloroplast genome relatif kecil dan sering dianggap stabil secara struktural, sehingga banyak digunakan dalam studi plant phylogeny dan evolution.
Chloroplast DNA terdapat dalam high copy number di dalam sel, sedangkan nuclear loci secara relatif low-copy. Perbedaan ini dapat memungkinkan chloroplast genome configurations alternatif hidup berdampingan dalam satu individu, bukan salah satunya langsung fixed. Nuclear DNA tidak boleh disebut selalu dua copies per sel karena ploidy, cell cycle, dan tissue state dapat mengubah copy number.
Perubahan Struktur dalam Waktu Evolusi
Penelitian ini menganalisis 28 spesies Aurantioideae dan menunjukkan bahwa intramolecular homologous recombination antara sepasang 53-bp short inverted repeats (sIRs) menghasilkan inversion sekitar 22-kb pada chloroplast large single-copy (LSC) region. Koeksistensi dua structural configurations dalam satu individu disebut structural heteroplasmy.
Kedua configurations dipertahankan pada beberapa spesies selama sekitar 12.1–28.2 million years, sejak early Miocene. Pola minor isoform yang menjadi dominant pada beberapa lineages konsisten dengan kemungkinan peran genetic drift. Temuan ini menunjukkan plastome structural evolution sebagai proses berkelanjutan dan bertahap, bukan rangkaian keadaan yang langsung fixed.
Mendeteksi Genome Configuration Langka
Analisis mendeteksi discordant paired-end reads dan soft-clipped reads yang melintasi structural breakpoints. PCR validation menegaskan bahwa low-frequency configurations tersebut nyata, bukan sekadar sequencing atau mapping artifacts.
Publikasi dan Liputan Media
- Saga University press release
- Kagoshima University press release(Japanese/English PDF)
- Laman Sekolah Pascasarjana Bersama Ilmu Pertanian, Universitas Kagoshima
Walaupun tidak ada artikel daring, penelitian ini juga dimuat di surat kabar Minami-Nippon pada 20 April 2026.