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进化保护解释了开花植物和苔藓之间类似的遗传机制

一个国际团队已经发现了一种遗传机制,它负责气孔的发育 - 植物表面的微观阀门,促进二氧化碳的吸收和氧气和水蒸气的释放。研究人员发现了这种机制,这种机制以前在拟南芥等开花植物中已知,在苔藓Physcomitrella专利中,发现两者之间有相似之处,这意味着它已经存在于苔藓和开花植物的最后共同祖先中。该团队由来自德国弗莱堡大学的生物学家Ralf Reski教授和来自英国谢菲尔德大学的David J. Beerling教授领导。结果发表在Nature Plants杂志上。

进化保护解释了开花植物和苔藓之间类似的遗传机制

气孔发生在4亿多年前,当时第一批植物殖民了迄今为止敌对的土地群众。由于气孔促进了与大气的有效气体交换,它们使植物的传播和我们复杂生态系统的后续演变成为可能。与更为发达的具有根,茎,叶和脉管系统的维管植物相比,这些植物是水和营养物质运输所必需的,对于没有脉管系统的苔藓来说仍然不清楚,这些基因是造成其发育的基因。气孔。

研究小组发现,Physcomitrella中两种蛋白质PpSMF1和PpSCRM1之间的相互作用是导致苔藓气孔发育的触发因素。当他们删除其中一个基因时,苔藓没有气孔。研究人员发现,这种机制类似于两种蛋白质MUTE和FAMA的相互作用,从而引发拟南芥气孔的发育。因此,编码这些蛋白质的基因起源于苔藓和开花植物的最后共同祖先 - 史前植物使淡水停留在岩石上,从而为大陆上所有当前生态系统的发展奠定了基础。

“我们的研究结果表明,气孔的发育起源于4亿多年前,并且早于根,茎和叶的发育,”Reski解释说。“这种进化创新从根本上改变了碳,水和能源的全球循环,因此是大陆所有生命形式的先决条件,包括我们人类。”

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