我科学家发现陆地植物的共同祖先揭示其成功登陆的“秘密”

本网讯(记者李丽颖)近日,国际学术期刊《细胞》在线发表中国农科院深圳基因组所程时锋团队有关植物祖先陆地化研究的最新成果:陆地植物的共同祖先,是一个“未上岸先适应”的单细胞绿藻。

该团队与来自德国、加拿大、俄罗斯和深圳华大基因的科学家联合,首次报道了陆地植物祖先在5亿年前突破干旱适应成功登陆的分子机制,揭示了它“借用”土壤细菌基因的遗传物质创新以驱动漫长的陆地化进程。这就解开了科学界争议已久的陆地植物共同祖先起源之谜。

此前,科学家们明确,陆地植物的祖先来自江河湖海,从水生到陆生,从简单到复杂的演化过程中,经历过很多重要的进化创新。程时峰团队通过系统研究,证明了一种水生的单细胞绿藻Spirogloea muscicola是所有陆地植物最近缘的共同祖先。他们发现,许多之前被认为是陆地植物才有的基因,在该绿藻基因组上都能找到起源的“根”。

同时,该研究发现,在进化过程中,为了适应陆地环境,陆地植物的共同祖先从土壤细菌中“借”来了两个关键基因:GRAS和PYL,这是大自然自发的“遗传工程事件”,也是陆地植物祖先适应陆地生境的关键分子驱动力。此前这两个关键基因一直被认为是陆地植物所特有的。科研人员发现这次水平基因转移事件发生的时间约为6亿年前,与植物陆地化上岸前的化石时间相吻合。

基因组所程时锋研究员为该文第一作者,德国科隆大学Michael Melkonian教授以及加拿大阿尔伯塔大学Gane Ka-Shu Wong教授为该文共同通讯作者,基因组所程时锋团队冼文飞实习研究员为共同第一作者。项目受到深圳市科创委、中国农业科学院创新工程、广东省岭南实验室和华大基因的资助。

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