基因组考古学家揭示了植物激素的起源

在他们寻求植物中通用生长素激素的起源时，位于瓦赫宁根的生物化学家和生物信息学家接受了考古学家的职务。在大约10亿年前，地球上植物生命的进化历史深处，他们遇到了当时与植物激素有关的蛋白质碎片。探索之旅揭示了生命科学家洞察进化的信息，为植物育种者和种植者的前景创造了机会。研究小组于3月27日在领先的在线期刊eLife上发表了他们的研究结果。

植物在顶部生长最快，使侧枝和根，叶子转向光，花和果实的各种形式。这些发展是由植物激素生长素启动的。生长素在细胞和组织中以不同浓度存在。这使其成为决定植物生长的最复杂的生化系统之一。“令人惊讶的是，这样一个复杂的系统如何开发出如此多的过程，就像我们在花卉植物中看到的那样“研究负责人，瓦赫宁根大学和研究生物化学教授Dolf Weijers教授说，”这包括细胞分裂，细胞生长和分化成各种细胞类型，如芽，叶或果实。最大的谜团是如何通过这个古老的分子实现所有这些反应，以及如何实现这样一个复杂的系统。

千种植物

博士候选人Sumanth Mutte是Dolf Weijers团队的成员，研究了超过一千种植物的基因组。他选择的物种仍然存活，但具有不同的进化生命历史。这包括“现代”开花植物，这些植物在3.2亿年前分裂并且现在具有高度复杂的生长素系统：较老的种子植物类型，如针叶树，以及蕨类植物等孢子植物和早期的藓类植物，超过5亿岁。研究生长素的最古老的生命形式是单细胞绿藻，可追溯到10亿年前的深层。

三个早期蛋白质家族

“在相当长的一段时间里，植物细胞已经发生了很多变化，”Weijers教授解释道。“例如，许多基因组增加了一倍或四倍。”这导致大量不同的蛋白质在植物中发挥作用。我们所知的生长素系统已经完成了5亿年前，当时第一批陆地植物出现了。令我们惊讶的是，我们看到了调节生长素功能的三个蛋白质家族中的一个，其中一个已经存在于绿藻中。十亿年前，当生命尚未从水中出现时，我们的追求更加深入，我们的追求使我们成为三个蛋白质家族的碎片。我们仍然在今天的植物中发现它们，但它们起源于绿藻，并且起初可能具有不同的功能。

实验基因组考古学

博士后研究员Hirotaka Kato随后通过对来自三个不同时代的植物进行“实验基因组考古学”验证了这些发现：藻类，苔藓和蕨类植物。研究人员通过确定激素打开或关闭的基因数量，研究了这些基因组如何对生长素产生反应。“这向我们展示了生长素系统如何变得更加复杂，以及植物可以修改哪些成分以使用激素来进行新的过程来调节其生长和形状，”Weijers教授解释说。

更多关于生长素基本功能的知识本身对生命科学非常重要：植物如何在不同水平，从细胞到器官以及作为一个整体发挥作用。这些知识可以转化为育种计划，用于开发新的粮食作物品种。“更清楚地了解植物如何控制自身的生长和发育，这使得育种者和后来的种植者能够提供更健康，更好的作物。”

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。