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水生藻類或靠細菌基因演化成陸地植物

2019/11/15 — 17:38

圖片來源:維基百科

圖片來源:維基百科

在 5 億年前地表只有細菌或真菌,其後才有更多水中生物「走」到陸地生活。植物一直被視為當中關鍵,但同樣地藻類如何演化成陸上植物也是個謎。最新刊於《細胞》的研究就發現,兩個半水生藻類可能是陸上植物的最近親,牠們擁有一些來自泥土細菌的基因,或有助後來的植物登陸。

該個由中國農業科學院基因組所首席科學家程時鋒領導的國際團隊,排序了兩個雙星藻品種 Spirogloea muscicolaMesotaenium endlicherianum 的完整基因組,這兩種藻分別生存於森林近河岸石頭,以及葡萄牙苔蘚上找到。團隊發現,該兩種藻類與現代陸上植物有 902 個基因一樣,但這些基因在其他藻類並無出現,換言之這兩個雙星藻品種是現代陸上植物的最近親。

其中兩個基因家族 GRAS 和 PYL ,與植物生長、發育、抗乾旱等壓力有密切關係,是陸上植物祖先適應新陸地環境的關鍵,而 GRAS 和 PYL 有可能是雙星藻祖先透過基因水平轉移 (horizontal gene transfer, HGT) 從泥土細菌中盜取,增加其在半水生環境生存。結果,這些基因被承傳,容許後來的藻類和植物可離開水體,轉到陸上生存。

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有參與研究的德國演化植物學家 Jan de Vries 指,研究可以幫助了解最初的植物如何應用這些新獲得的基因。

發現亦可顯示陸上植物並非經歷物種大爆發突然出現的產物,而是經過一段長時間逐步演化得到適應陸上環境的能力。

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來源:
Science, Alien genes from bacteria helped plants conquer the land, 14 November 2019
The New York Times, How Did Plants Conquer Land? These Humble Algae Hold Clues, 14 November 2019

報告:
Cheng, S.F., Xian, W.F., Fu, Y. & et al. (2019). Genomes of Subaerial Zygnematophyceae Provide Insights into Land Plant Evolution. Cell Vol 179(5) p1057-67.E14. doi: 10.1016/j.cell.2019.10.019

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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