雖然它在世界各地都有發(fā)現(xiàn)，但很容易忽視常見的地錢 - 植物可以放在手掌中，看起來由平坦，重疊的葉子組成。盡管這些植物沒有令人難以置信的外觀，但這些沒有根或維管運輸組織的植物與從海洋中發(fā)現(xiàn)出來的藻類到已建立的大量陸地植物的過渡有著密切的聯(lián)系。

據(jù)美國能源部聯(lián)合基因組研究所(DOE JGI)，美國能源部科學(xué)用戶設(shè)施辦公室的研究人員在2017年10月5日發(fā)表的Cell報告，分析了常見地錢(Marchantia polymorpha)的基因組序列。)確定被認為對植物進化至關(guān)重要的基因和基因家族，并在數(shù)百萬年和植物譜系中得到保護。這項工作由澳大利亞莫納什大學(xué)，京都大學(xué)和日本金德大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)。

“像苔蘚這樣的早期植物是世界上陸生植物的基礎(chǔ)。如果沒有它們，我們就不會有離海洋和淡水超過兩英尺的植物，“DOE JGI工廠項目負責(zé)人Jeremy Schmutz說。“在回到地錢科植物時，我們發(fā)現(xiàn)與草一起分享的基因是作為生物燃料生成的作物的候選基因。土地植物開始于Marchantia中存在相同的部分今天所以這些變化都是由于進化，多倍體，基因交換和選擇輪次等因素造成的。我們想知道基因是做什么的，我們通過使用保守序列跨基因組翻譯功能來做到這一點。較小的基因組具有較低的復(fù)雜性 - 例如基礎(chǔ)或早期植物模型(如地錢)中的基因組，使我們能夠識別基因或基因家族的祖先基因。我們確定植物中的基因功能并確定該基因的工作原理，然后通過了解植物歷史中基因或基因家族的進化歷史來識別其他基因。

該地錢的基因組測序和注釋做通過DOE JGI的社區(qū)科學(xué)計劃，并允許由DOE JGI測序和分析等前期植物譜系的基因組比較：在spikemoss 卷柏moellendorffi和苔蘚小立碗蘚。最重要的生物化學(xué)途徑之一涉及激素生長素的產(chǎn)生，其對于調(diào)節(jié)植物生長和發(fā)育是至關(guān)重要的。該團隊確定了一種最小但完整的苔蘚生長素生物合成途徑。另一項發(fā)現(xiàn)表明，編碼產(chǎn)生“防曬劑”的酶的基因可以從古老的土壤微生物中轉(zhuǎn)移，這些基因可以使早期植物耐受紫外線。

該團隊最重要的發(fā)現(xiàn)之一涉及植物細胞壁的發(fā)育。在Marchantia中發(fā)現(xiàn)的編碼用于植物細胞壁發(fā)育的酶的各種基因強調(diào)了植物細胞壁對向陸生植物過渡的重要性。該團隊確定了與Physcomitrella相似的早期木質(zhì)素生物合成基因。雖然他們發(fā)現(xiàn)參與胞間連絲形成的基因(胞間連絲是涉及營養(yǎng)和信號分子轉(zhuǎn)移的膜通道)是一種參與細胞分裂的途徑，但他們還發(fā)現(xiàn)，地苔保留了早于陸地植物特異性途徑的細胞分裂途徑的殘余。

另一項重要發(fā)現(xiàn)涉及保水和分配。早期植物必須制定處理干旱和干燥的策略，現(xiàn)代植物仍然采用許多這些相同的策略。脫落酸是一種植物應(yīng)激激素，當(dāng)水短缺時，當(dāng)植物進入休眠狀態(tài)時進行調(diào)節(jié)。該團隊發(fā)現(xiàn)了脫落酸生物合成的同源基因，并且還能夠確定特定受體何時成為陸生植物家族的關(guān)鍵。

Schmutz指出，通過社區(qū)科學(xué)計劃，DOE JGI對植物進化歷史的探索正在擴大，導(dǎo)致比較基因組學(xué)框架的發(fā)展，包括來自像豬肝等早期植物譜系的框架，這對整個植物研究界有益。“我們越多地在早期植物譜系中積累這些信息，就越容易將植物功能轉(zhuǎn)移到植物系統(tǒng)發(fā)育中，并比較植物家族以觀察這些基因的輻射。我們將更多地關(guān)注植物的基礎(chǔ)譜系，以了解基因的進化歷史和位置。如果我們能夠理解這些基因的起源，那么我們就能理解歷史功能。擁有多個物種可以讓我們做更多的事情，并且只用一個基因組展示我們所能做的更多。“

通過學(xué)習(xí)基因的原始功能，從早期，更簡單的植物和細胞的基因組中闡明，科學(xué)家可以更容易地解決在更復(fù)雜的植物中看到的相關(guān)基因的功能，這可能有助于解決生物能源和環(huán)境過程中的DOE任務(wù)。

在 地錢 V3.1基因組數(shù)據(jù)在是公眾可獲得的 Phytozome，美國能源部JGI的植物比較基因組學(xué)的門戶，其提供用戶和更廣泛的植物科學(xué)界用于訪問，可視化和分析JGI測序植物基因組中的輪轂，以及選定的基因組和已在其他地方排序的數(shù)據(jù)集。