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      國際合作在古老的水生藻類中發(fā)現(xiàn)了陸生植物基因
      
			
      
				2019-04-09 14:15:40
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      陸地植物從5億年前的水生親戚中分離出來，是一種極其多樣化的生物群 - 從高大的紅杉到芬芳的玫瑰，再到苔蘚的地毯。
      

      國際合作在古老的水生藻類中發(fā)現(xiàn)了陸生植物基因
      

      對于植物而言，在陸地上生存需要一些新的進化創(chuàng)新。例如，他們必須開發(fā)能夠從土壤中吸收養(yǎng)分的根系。他們還需要能夠在沒有水的浮力幫助的情況下支撐自身重量的堅固的莖。陸地植物的發(fā)展是為了應對這些以及許多其他環(huán)境挑戰(zhàn)，從而使它們今天在世界范圍內廣泛存在。
      

      為了更好地理解使這種轉變如此成功的遺傳適應性，一個包括馬里蘭大學三位研究人員在內的國際團隊對Chara braunii(一種與陸地植物密切相關的淡水綠藻)的基因組進行了測序和分析。通過比較Chara的基因組與多個陸地植物基因組，該團隊能夠識別出許多起源于Chara和陸地植物共有的共同祖先的重要基因。
      

      該研究論文于2018年7月12日發(fā)表在Cell雜志上。
      

      “最終有一種來自與陸地植物密切相關的藻類的基因組，這很棒，”UMD細胞生物學和分子遺傳學教授Charles Delwiche說，他是植物進化專家。“這些信息將有助于我們了解哪些陸地植物功能真正新穎。”
      

      Chara braunii屬于植物的一個分支，稱為Charophytic藻類，是陸生植物最親近的親戚。作為第一個對基因組進行測序的Charophytic藻類之一，Chara已經獲得了關于陸地植物如何從其水生祖先進化而來的重要信息。
      

      “我們的數(shù)據(jù)顯示，以前被認為是陸地植物典型的許多基因已經可以在這些藻類中找到，”馬爾堡大學細胞生物學教授Stefan Rensing說。“這意味著陸地植物生長過程中出現(xiàn)的一些重要過程比以前認為的要古老得多。實際上，這些特征中的一些在陸地植物存在之前就已經發(fā)生了變化。”
      

      例如，Chara擁有檢測植物激素乙烯存在所需的所有基因。這種能力存在于所有陸地植物中，其中乙烯起著廣泛的作用，從促進種子萌發(fā)到果實成熟時的信號傳遞。
      

      “鑒于乙烯在植物中的作用很多，我們想知道乙烯信號通路何時起源，”UMD細胞生物學和分子遺傳學系教授，植物乙烯信號傳導專家Caren Chang說。“因為我們發(fā)現(xiàn)Chara擁有乙烯信號傳導的所有專門基因，這意味著這種能力甚至比Chara更老。”
      

      雖然Chara可以對乙烯做出反應，但科學家們還發(fā)現(xiàn)，Chara缺乏制造這種激素所需的細胞通路的關鍵步驟。Chang的實驗室目前正在調查Charophytic藻類和一些陸地植物(如苔蘚，苔類和蕨類植物)中不完全乙烯制造途徑的演變和功能。
      

      Chara與陸地植物共享的其他一些特征包括：卵子和精子細胞，它們允許植物制造可以分散在陸地上的種子;尖端生長，允許植物發(fā)育復雜的根，從土壤中獲取養(yǎng)分;以及一些對植物細胞壁形成很重要的細胞機器，它可以讓植物支撐自身的體重。
      

      展望未來，Delwiche計劃對其他與陸生植物相關的藻類藻類的基因組進行測序。
      

      “擁有完整基因組的一個非?？岬氖虑槭牵憧梢蚤_始了解缺少什么零碎和系統(tǒng)，”Delwiche說。“確定哪些基因缺失，以及哪些物種，將使我們深入了解植物是如何進化的。”
      
			

			
        
      
			
      
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