11月14日,國際期刊《細胞》在線發表了中國農業科學院農業基因組研究所程時鋒團隊的重要成果。程時鋒團隊與來自德國、加拿大、俄羅斯和深圳華大基因等國家、機構的科學家聯合發布了兩個單細胞綠藻的基因組,揭示了陸地植物共同的祖先在5億年前突破干旱適應成功登陸上岸的分子機制,同時也發現了陸地植物祖先“借用”土壤細菌基因進行陸地化的“轉基因“進程。
此前,科學家們明確,陸地植物的祖先來自江河湖海,從水生到陸生,從簡單到復雜的演化過程中,經歷過很多重要的進化創新。程時峰團隊通過系統研究,證明了一種水生的單細胞綠藻Spirogloea muscicola是所有陸地植物最近緣的共同祖先。他們發現,許多之前被認為是陸地植物才有的基因,在該綠藻基因組上都能找到起源的“根”。
同時,該研究發現,在進化過程中,為了適應陸地環境,陸地植物的共同祖先從土壤細菌中“借”來了兩個關鍵基因:GRAS和PYL,這是大自然自發的“遺傳工程事件”,也是陸地植物祖先適應陸地生境的關鍵分子驅動力。此前這兩個關鍵基因一直被認為是陸地植物所特有的。科研人員發現這次水平基因轉移事件發生的時間約為6億年前,與植物陸地化上岸前的化石時間相吻合。
基因組所程時鋒研究員為該文第一作者,德國科隆大學Michael Melkonian教授以及加拿大阿爾伯塔大學Gane Ka-Shu Wong教授為該文共同通訊作者,基因組所程時鋒團隊冼文飛實習研究員為共同第一作者。項目受到深圳市科創委、中國農業科學院創新工程、廣東省嶺南實驗室和華大基因的資助。(光明日報全媒體記者楊舒)