11月14日,，國(guó)際權(quán)威期刊《細(xì)胞》（CELL）在線發(fā)表了基因組所程時(shí)鋒團(tuán)隊(duì)植物祖先陸地化研究成果。程時(shí)鋒團(tuán)隊(duì)與來(lái)自德國(guó),、加拿大,、俄羅斯和深圳華大基因的科學(xué)家聯(lián)合報(bào)道了兩個(gè)單細(xì)胞綠藻基因組，及其與陸地植物共同的祖先在5億年前突破干旱適應(yīng)成功登陸的分子機(jī)制,。該研究揭示了陸地植物祖先“借用”土壤細(xì)菌基因的遺傳物質(zhì)創(chuàng)新以驅(qū)動(dòng)漫長(zhǎng)的陸地化進(jìn)程,。

　　在植物從水生到陸生，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的演化過(guò)程中,，經(jīng)歷過(guò)很多重要的關(guān)鍵突破和進(jìn)化創(chuàng)新,，祖先植物陸地化是其中的重大事件之一。在基因組學(xué)時(shí)代,，系統(tǒng)比較進(jìn)化基因組學(xué)是從基因挖掘?qū)用嫜芯孔嫦戎参镪懙鼗肿踊A(chǔ)的強(qiáng)有力策略,。

　　▲綠藻及陸地植物祖先演化樹(shù)

　　這篇題為“Genomes of Subaerial Zygnematophyceae Provide Insights into Land Plant Evolution”的論文，證明了雙星藻綱早期分化出來(lái)的一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的基部陸生生活單細(xì)胞綠藻,，Spirogloea muscicola,，是所有陸地植物最近緣的共同祖先。該論文同時(shí)測(cè)序和分析了另外一個(gè)淡水生活的雙星藻綱基因組, Mesotaenium endlicherianum。通過(guò)比較進(jìn)化基因組學(xué)研究發(fā)現(xiàn),，之前被認(rèn)為是陸地植物才有的很多轉(zhuǎn)錄因子,，或與植物激素、抗旱抗逆等相關(guān)的基因家族,，在該綠藻基因組上都能找到其祖先起源的“根”,。

　　▲綠藻與陸地植物共同祖先的基因與家族創(chuàng)新

　　該研究發(fā)現(xiàn)綠色植物共同祖先基因組從土壤細(xì)菌中“借”來(lái)了兩個(gè)關(guān)鍵基因：GRAS和PYL，這是大自然自發(fā)的“遺傳工程事件”,，也是陸地植物祖先適應(yīng)陸地生境的關(guān)鍵分子驅(qū)動(dòng)力,。GRAS與植物生長(zhǎng)、發(fā)育和抗逆等重要代謝途徑相關(guān),；PYL則是脫落酸ABA遺傳通路中重要的受體因子。此前這兩個(gè)關(guān)鍵基因一直被認(rèn)為是陸地植物所特有的,。研究團(tuán)隊(duì)第一次將其“祖先的根”追溯到了雙星藻綱的兩個(gè)基因組上,，并證明其起源于一次從土壤細(xì)菌中來(lái)的水平基因轉(zhuǎn)移事件，并通過(guò)分子系統(tǒng)進(jìn)化分析,，發(fā)現(xiàn)這次水平基因轉(zhuǎn)移事件發(fā)生的時(shí)間約為6億年前,，與植物陸地化上岸前的化石時(shí)間相吻合。

　　　　▲祖先陸地植物從土壤細(xì)菌中“借來(lái)”關(guān)鍵基因：GRAS和PYL

　　基因組所程時(shí)鋒研究員為該文第一作者,，德國(guó)科隆大學(xué)Michael Melkonian教授以及加拿大阿爾伯塔大學(xué)Gane Ka-ShuWong教授為該文共同通訊作者,，基因組所程時(shí)鋒團(tuán)隊(duì)冼文飛實(shí)習(xí)研究員為共同第一作者。項(xiàng)目受到深圳市科創(chuàng)委,、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程,、廣東省嶺南實(shí)驗(yàn)室和華大基因的資助。

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