朗讀科學家在半水生藻類基因組中找到了陸地植物起源的部分秘密第科學家在半水生藻類基因組中找到了陸地植物起源的部分秘密

《科學家在半水生藻類基因組中找到了陸地植物起源的部分秘密》
孜然實驗室
瑪格麗塔柱形鼓藻。圖片：康奈爾大學
生命最初在水中產生，並且在海洋中發展了二十幾億年。最終，一部分生命登上了陸地，造就了我們現在看到的多姿多彩的地球。到目前為止，我們仍無法找到最初登上陸地的植物，僅有的證據來自化石孢子 – 植物繁殖的種子。
最早的陸地植物隱孢子化石
最近，康奈爾大學的科學家在植物進軍陸地的研究中取得了突破性的進展。他們的論文「瑪格麗塔柱形鼓藻（Penium Margaritaceum）基因組：陸地植物起源的標誌」於5月21日發表在《細胞》雜誌上。
瑪格麗塔柱形鼓藻是一組淡水藻類，屬於輪藻門，雙星藻綱，鼓藻目，與約6億年前的第一批陸地植物有著共同的祖先。為了從水中轉移到土地上生活，植物必須能夠防止脫水以及承受紫外線（UV）的輻射，由於失去了水的浮力，它們還需要更強的結構來支撐自己的身體。
研究最早的陸地植物的表親，能夠為水生植物如何首次占領陸地提供許多有趣的線索。
科學家在柱形鼓藻基因組中發現了所有適應陸地生活的痕跡，這有助於了解早期陸地植物所需的機制和遺傳。
儘管輪藻門中的某些藻類是分枝狀的，看起來像早期的陸地植物，但分子數據顯示，他們的共同祖先具有較簡單的絲狀形狀。
樹枝狀的輪藻門植物
這種簡單的形狀在進化上是否是有利的？柱形鼓藻生活在淡水和土地的邊緣，它的棲息地時而乾燥時而潮濕，這可能是一個關鍵因素。
即使它們只是微小的單細胞藻類，柱形鼓藻的基因組非常龐大，甚至比玉米基因組和人類基因組還要大。
柱形鼓藻基因組包含大量重複和「垃圾」（非編碼）DNA，這給科學家帶來了挑戰。他們不得不設法剔除某些基因，同時整合了多種DNA測序和組裝技術以覆蓋整個基因組。
基因組有很高比例的重複序列，這些序列與大規模的基因片段複製有關，可能促進了新功能化。
科學家還進行了先進的轉錄組（RNA）測序，以補充基因組測序，並了解哪些基因在不同的壓力下打開和關閉。
另一個重大結果是發現了類黃酮化合物，它們可以防止紫外線輻射。以前認為這些化合物僅存在於陸地植物中。科學家不僅檢測到了類黃酮，而且還檢測到了其部分生物合成途徑。
在基因組中找到了限制水分流失的植物疏水性聚合物的進化起源。
科學家還確定了調控系統和激素信號傳導相關的基因，這些基因以前僅在陸地植物中發現，它們會與阻止植物乾燥的機制 - 包括黏液的產生 - 同時出現。
他們還發現了許多有助於細胞壁合成和重組的基因，這是產生支撐結構所必需的。
即使是單細胞生物，柱形鼓藻擁有大量的細胞壁修飾蛋白。這表明它可以像多細胞陸地植物一樣對細胞壁結構、動力學和生物力學的進行高度複雜的控制。
我們以前幾乎不了解任何陸地植物直系祖先的基因組。通過對瑪格麗塔柱形鼓藻基因組的分析，我們對陸地植物的最後祖先有了激動人心的發現，這使科學家家能夠推斷出陸地植物分子的進化途徑、系統發展和生物過程的起源。

《科學家在半水生藻類基因組中找到了陸地植物起源的部分秘密》完，請繼續朗讀精采文章。
喜歡 小編的世界 e4to.com，請記得按讚、收藏及分享！