- 當(dāng)前位置：首頁 > 休閑 > 苔蘚植物研究揭示了控制植物分支的遺傳途徑的進(jìn)化
游客發(fā)表
白光或模擬陰影下兩種Marchantia多形植物的照片和分支模式。學(xué)分：©多蘭實(shí)驗(yàn)室 / 當(dāng)前生物學(xué) / GMI
（神秘的植物植物地球uux.cn）據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)（格雷戈?duì)枴っ系聽柗肿又参锷飳W(xué)研究所）：非維管植物生活在覆蓋地面的菌落中，類似于小森林。研究在真實(shí)的揭示徑的進(jìn)化森林中，植物在樹冠的控制不同層中爭奪光線。如果植物沒有接收到足夠的分支陽光，它會停止橫向分枝，傳途而是苔蘚垂直生長以到達(dá)陽光。
奧地利科學(xué)院格雷戈?duì)枴っ系聽柗肿又参锷飳W(xué)研究所（GMI）的植物植物研究人員發(fā)現(xiàn)，苔蘚Marchantia polymorpha的研究植物體與維管植物的植物體根本不同，也會根據(jù)陰影調(diào)整其結(jié)構(gòu)。揭示徑的進(jìn)化這些關(guān)于控制分支的控制遺傳途徑進(jìn)化的新見解發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》上。
森林由多層樹冠組成，分支樹木和其他植物在其中爭奪光線。傳途陽光不足導(dǎo)致植物調(diào)節(jié)其分支模式以促進(jìn)垂直生長。苔蘚植物通過光敏色素感知陽光直射和陰影之間的差異，光敏色素是植物界普遍存在的光感受器，從藻類到苔蘚植物再到開花植物。
“我們早就知道光敏色素通知維管植物停止橫向生長，而是垂直生長以避免或超過陰影鄰居，”第一作者Susanna Streubel說，他是GMI多蘭小組的前博士后研究員。沿莖的新分支由側(cè)分生組織產(chǎn)生，分生組織是有利于橫向生長的植物干細(xì)胞的生成中心。“這種對陰影的反應(yīng)需要關(guān)閉側(cè)分生組織的活動(dòng)。
苔蘚減少陰涼處的分枝
研究人員假設(shè)，苔蘚，非維管束苔蘚植物，被認(rèn)為類似于最早的陸地定植植物，也具有使其分支模式適應(yīng)不斷變化的光照條件的機(jī)制。像維管植物一樣，它們有分生組織，能夠分枝。然而，與在尖端或頂端下方橫向分支的維管植物相反，苔蘚植物僅在頂端分支，其機(jī)制稱為二分枝。
研究人員對苔類植物進(jìn)行表型分析，發(fā)現(xiàn)在全白光下，扁平的苔蘚體（也稱為菌體）有規(guī)律地分支。“然而，在模擬的陰影中，沿生長主軸的許多苔蘚分生組織進(jìn)入休眠狀態(tài)并且不產(chǎn)生分支。因此，菌體表達(dá)了避蔭的特征，“Streubel說。由于苔類植物也使用光敏色素，研究人員分析了影響光敏色素和光敏色素相關(guān)基因的突變。他們證明，與維管陸生植物類似，光敏色素信號通路引導(dǎo)苔蘚中的避蔭反應(yīng)。
分子調(diào)控的獨(dú)立進(jìn)化？
Dolan和他的團(tuán)隊(duì)在多態(tài)性M. polymorpha中尋找二分類分支和分生組織活性的其他遺傳調(diào)節(jié)因子。通過檢查全白光與陰影下的基因表達(dá)模式，他們發(fā)現(xiàn)稱為MpSPL1的轉(zhuǎn)錄因子和苔蘚特異性microRNA（miRNA）對分生組織功能具有拮抗作用：MpSPL1對于使分生組織休眠至關(guān)重要，而苔蘚特異性miRNA激活它們。
這些結(jié)果與擬南芥中光調(diào)節(jié)側(cè)支的已知分子機(jī)制形成部分對比，擬南芥是研究最多的維管植物模型。事實(shí)上，盡管控制擬南芥中光調(diào)節(jié)分支的基因也屬于SPL家族并且是miRNA的靶標(biāo)，但它們在進(jìn)化上與現(xiàn)在在肝苔中發(fā)現(xiàn)的基因相距甚遠(yuǎn)。
有了這些結(jié)果，研究小組推測調(diào)節(jié)分支的分子機(jī)制可能在苔蘚植物和維管植物中獨(dú)立進(jìn)化。“總體而言，我們的研究結(jié)果表明，光敏色素調(diào)節(jié)的miRNA和SPL基因活性的部分保守機(jī)制控制了具有根本不同分支模式的完全不同的陸地植物家族的分支，”GMI小組負(fù)責(zé)人Liam Dolan說。
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