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Nat Commun:中科院昆明植物所黄锦岭研究组发表早期陆生植物适应性进化研究进展

摘要 : 2018年4月19日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了中国科学院昆明植物研究所东亚植物多样性与生物地理学重点实验室黄锦岭研究组与昆明植物所孙航研究员、刘莉研究员、胡金勇研究员,扬州大学杨泽峰教授及美国路易斯维尔大学 Mark P. Running教授合作完成的一项研究发现

2018年4月19日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了中国科学院昆明植物研究所东亚植物多样性与生物地理学重点实验室黄锦岭研究组与昆明植物所孙航研究员、刘莉研究员、胡金勇研究员,扬州大学杨泽峰教授及美国路易斯维尔大学 Mark P. Running教授合作完成的一项研究发现,研究报道了早期陆生植物适应性进化研究进展。研究结果题为“Gene refashioning through innovative shifting of reading frames in mosses”。关艳龙博士及刘莉研究员为论文共同第一作者,黄锦岭研究员为论文通讯作者。

早期陆生植物形态结构相对简单,却具有极强的环境适应能力。先前的研究表明,特有基因往往对于物种适应特殊环境具有重要的作用。然而对于这些基因的起源及其功能机制等方面的研究却相对欠缺。

研究发现了小立碗藓hemerythrin基因起源于真菌向早期陆生植物的水平基因转移事件,hemerythrin基因在小立碗藓中通过改变蛋白编码顺序(Shifting of reading frames),演化出一个新双编码基因(Dual-coding gene)YAN/AltYAN。 分子遗传学及生理生化证据表明,YAN/AltYAN通过参与小立碗藓脂肪酸、油体、蜡质结晶等脂类代谢过程,介导了小立碗藓的脱水耐受生物学过程。令人惊奇的是,现有的证据显示hemerythrin也极可能同样参与到植物油体形成与抗干旱过程。该研究对于认识物种特有基因的演化方式以及揭示陆生植物如何适应特殊环境提供了新的理论观点及实验证据。

图1.双编码基因YAN/AltYAN的基因结构及演化过程

图2. 蛋白亚细胞定位及干旱恢复表型

原文链接:

Gene refashioning through innovative shifting of reading frames in mosses

原文摘要:

Early-diverging land plants such as mosses are known for their outstanding abilities to grow in various terrestrial habitats, incorporating tremendous structural and physiological innovations, as well as many lineage-specific genes. How these genes and functional innovations evolved remains unclear. In this study, we show that a dual-coding gene YAN/AltYAN in the moss Physcomitrella patens evolved from a pre-existing hemerythrin gene. Experimental evidence indicates that YAN/AltYAN is involved in fatty acid and lipid metabolism, as well as oil body and wax formation. Strikingly, both the recently evolved dual-coding YAN/AltYAN and the pre-existing hemerythrin gene might have similar physiological effects on oil body biogenesis and dehydration resistance. These findings bear important implications in understanding the mechanisms of gene origination and the strategies of plants to fine-tune their adaptation to various habitats.

来源: Nature Communications 浏览次数:0

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