着陆前的适应5亿年前陆地植物的起源

2019-11-15 11:13 来源:科技日报

北京时间15日零时,国际学术期刊《细胞》在线发布了中国农业科学院深圳基因组研究所程士风团队对植物祖先进行陆地研究的最新成果:陆地植物的共同祖先是一个“落地前适应”的单细胞。

该团队与德国、加拿大、俄罗斯和深圳华大基因的科学家共同首次报道了5亿年前陆生植物祖先通过干旱适应成功登陆的分子机制,揭示了它“借用”了土壤细菌基因的遗传物质创新来驱动漫长的登陆过程。这揭开了陆地植物共同祖先起源的神秘面纱,科学界对此争论已久。

"陆地植物事件是地球表面变绿和多样性爆发的起点."论文的第一作者程士风说,“理解发生在6亿到5亿年前的陆地植物祖先的分子机制是非常困难但非常有趣的。”

这项研究证明,一种新发现的基底陆生单细胞绿藻是陆生植物所有近亲的共同祖先,它不同于早期的二元藻类。同时,对另一种淡水二元藻类基因进行了测序和分析。通过比较进化基因组学研究,发现许多以前被认为是陆地植物独有的转录因子,或与植物激素、抗旱性和抗逆性等相关的基因家族。可以在绿藻基因组上找到它们祖先的“根”。

研究发现绿色植物的共同祖先基因组从土壤细菌中“借用”了两个关键基因:GRAS和PYL,它们是自然自发的“基因工程事件”,也是陆地植物祖先适应陆地环境的关键分子驱动力。迄今为止,这两个关键基因被认为是陆地植物独有的。研究小组首次将其“祖先的根”追溯到双壳类藻类的两个基因组,并证明它起源于大约6亿年前土壤细菌的水平基因转移事件,与植物登陆陆地前的化石时间一致。