葉綠體基因組並非「固定的藍圖」

以 Eranga Pawani Witharana 女士為第一作者、以本實驗室為核心的研究團隊發現，葉綠體基因組在數千萬年間經歷了緩慢卻持續的結構變化。

葉綠體基因體與structural heteroplasmy

植物細胞除核DNA外，葉綠體中還含有獨立基因體。葉綠體基因體相對較小，過去常被視為結構穩定，因此廣泛用於植物系統發育與演化研究。

葉綠體DNA在細胞內為高拷貝，而核基因座的拷貝數相對較低。此差異可能使不同葉綠體基因體構型在同一個體內共存，而不是其中一種立即固定。由於倍性、細胞週期和組織狀態會影響拷貝數，不能將核DNA一概表述為每個細胞恆定兩份。

演化時間尺度上的結構變化

本研究分析28種柑橘亞科（Aurantioideae）植物，發現一對53-bp短反向重複序列（short inverted repeats; sIRs）之間的分子內同源重組，會在葉綠體large single-copy（LSC）區形成約22-kb的倒位。同一個體內存在兩種結構構型的狀態稱為structural heteroplasmy（結構異質性）。

兩種構型在多個物種中維持約12.1–28.2 million years，可追溯至早中新世。少數型在某些支系中變成多數型的模式，與遺傳漂變可能發揮作用相符。結果顯示，葉綠體基因體結構演化是持續而漸進的過程，並非一連串瞬間固定的狀態。

偵測低頻基因體構型

分析偵測跨越結構斷點的discordant paired-end reads與soft-clipped reads。PCR驗證進一步確認低頻構型確實存在，而非僅是定序或比對產生的artifact。

論文發表與媒體報導

• Saga University press release
• Kagoshima University press release(Japanese/English PDF)
• 鹿兒島大學聯合農學研究科網頁

雖然沒有線上報導，本研究亦於2026年4月20日獲《南日本新聞》報導。