未上岸先適應：5億年前陸地植物這樣起源

科技日報北京11月15日電 （記者瞿劍）北京時間15日零時，國際學術期刊《細胞》在線發表中國農科院深圳基因組所程時鋒團隊有關植物祖先陸地化研究的最新成果：陸地植物的共同祖先，是一個“未上岸先適應”的單細胞。

該團隊與來自德國、加拿大、俄羅斯和深圳華大基因的科學家聯合，首次報道了陸地植物祖先在5億年前突破乾旱適應成功登陸的分子機制，揭示了它“借用”土壤細菌基因的遺傳物質創新以驅動漫長的陸地化進程。這就解開了科學界爭議已久的陸地植物共同祖先起源之謎。

“植物陸地化事件是地球表面變綠和多樣性爆發的起點。”論文第一作者程時鋒表示，“弄清楚發生在6億到5億年前的植物祖先陸地化的分子機制，是一件很難卻很有趣的事情。”

該研究證明了雙星藻綱早期分化出來的一個新發現的基部陸生生活單細胞綠藻，是所有陸地植物最近緣的共同祖先；同時測序和分析了另外一個淡水生活的雙星藻綱基因。通過比較進化基因組學研究發現，之前被認為是陸地植物才有的很多轉錄因子，或與植物激素、抗旱抗逆等相關的基因家族，在該綠藻基因組上都能找到其祖先起源的“根”。

該研究發現綠色植物共同祖先基因組從土壤細菌中“借”來了兩個關鍵基因：GRAS和PYL，這是大自然自發的“遺傳工程事件”，也是陸地植物祖先適應陸地環境的關鍵分子驅動力。此前這兩個關鍵基因一直被認為是陸地植物所特有的。研究團隊第一次將其“祖先的根”追溯到了雙星藻綱的兩個基因組上，並證明其起源於約6億年前的一次從土壤細菌中來的水平基因轉移事件，與植物陸地化上岸前的化石時間相吻合。