11月14日，國際權(quán)威期刊《細胞》（CELL）在線發(fā)表了中國農(nóng)科院基因組所程時鋒團隊植物祖先陸地化研究成果,。

　　在植物從水生到陸生,，從簡單到復(fù)雜的演化過程中,，經(jīng)歷過很多重要的關(guān)鍵突破和進化創(chuàng)新，祖先植物陸地化是其中的重大事件之一,。中國農(nóng)科院基因組所程時鋒團隊第一次將植物“祖先的根”追溯到了雙星藻綱的兩個基因組上,，并證明其起源于6億年前的一次從土壤細菌中來的水平基因轉(zhuǎn)移事件。該研究揭示了陸地植物祖先“借用”土壤細菌基因的遺傳物質(zhì)創(chuàng)新以驅(qū)動漫長的陸地化進程,。

　　光合真核生命起源于大約15億年前的海洋,，繁盛于有光和水的地方；大約5-6億年前,，發(fā)生了綠藻陸地化事件,，祖先綠色植物開始了從簡單到復(fù)雜、從水生向陸地的邁進,。植物陸地化是一個漫長而復(fù)雜的演化過程,，在潮起潮落、滄海桑田的跌宕變遷中,，一些地理生境出現(xiàn)周期性干涸的現(xiàn)象,，如形成小水坑、河床、近海泥沼等,，開始了與土壤細菌混合互作和發(fā)展出新的營養(yǎng)獲取方式,，逐漸賦予第一個陸地植物和它們的后代適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，最終形成我們今天看到的豐富多樣的陸生植物群落,。植物陸地化事件深刻地改變了整個生態(tài)系統(tǒng),，是地球表面“變綠”和多樣性爆發(fā)的起點，為高等生命,，包括我們?nèi)祟愖约?，提供了包括氧氣在?nèi)的、食品,、營養(yǎng)和天然藥物等必需的生存和發(fā)展的基礎(chǔ),。

　　程時鋒團隊與來自德國,、加拿大、俄羅斯和深圳華大基因的科學(xué)家聯(lián)合報道了兩個單細胞綠藻基因組,，及其與陸地植物共同的祖先在5億年前突破干旱適應(yīng)成功登陸的分子機制,。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的一個新發(fā)現(xiàn)的基部陸生生活單細胞綠藻,，Spirogloea muscicola,，是所有陸地植物最近緣的共同祖先。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”,。該研究發(fā)現(xiàn)綠色植物共同祖先基因組從土壤細菌中“借”來了兩個關(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)動力,。此前這兩個關(guān)鍵基因一直被認(rèn)為是陸地植物所特有的,。

　　“這其實是植物的共同祖先自然發(fā)生的一次‘遺傳工程事件’，也就是人們常說的‘轉(zhuǎn)基因’事件,，只是背后的操作者是大自然,。”程時鋒笑言道,?！暗巧难莼菢O其復(fù)雜的，有很多綜合影響的因素,。重要的是,，我們找到了系統(tǒng)比較進化基因組學(xué)這一個極其有效的基因發(fā)現(xiàn)手段，即便利用現(xiàn)存的有限物種和數(shù)據(jù)，也能幫助我們研究很多億萬年前的,、深度同源或平行演化性狀起源的分子規(guī)律,。”從大自然多樣性的物種資源中獲得啟發(fā),，進行目標(biāo)功能基因篩選與挖掘,，是如今農(nóng)業(yè)育種家們需要面對的重要內(nèi)容。