中国学者解析早期登陆植物角苔基因组和植物登陆机制
● ● ●
苔藓类包括苔、藓和角苔三大分支，是现存最早的陆生植物，代表了植物演化过程中从水生到陆生的过渡类群。长久以来关于早期陆地植物的起源与植物登陆一直存在诸多争论和未解之谜。
近年来，人们利用组学数据将早期陆地植物的系统位置争论聚焦到了角苔类上。角苔类以其难解的系统位置，衍生与原始兼具的形态特征，以及其与细菌、真菌广泛共生的特异现象而备受关注。
2020年2月10日，来自中国科学院植物研究所的陈之端研究员、福建农林大学的刘仲健教授、深圳仙湖植物园的张寿洲教授、比利时根特大学的yves van de peer教授等合作在植物学顶级期刊nature plants上在线发表题为the hornwort genome and early land plant evolution的文章。
角苔是苔藓类中唯一没有完整解析的高质量参考基因组的类群，该研究弥补了这一空白，并深入揭示了角苔基因组独有的特征及这一类群对陆地环境的适应机制。
图1. 芽胞角苔与18个绿色植物的比较基因组分析。a, 基于orthomcl的基因家族聚类比较。b, 19个绿色植物的基因家族获得( )/丢失(-)情况比较。c, 芽胞角苔、小立碗藓和地钱的全基因组加倍事件分析。
研究人员利用三代测序的nanopore数据和二代测序的illumina数据，得到了119 mb的芽胞角苔(anthoceros angustus)基因组组装结果，并通过系统发育基因组学分析进一步确定了苔藓类植物的单系性，并支持角苔类位于苔藓类分支的最基部。研究发现，角苔可谓“轻装上阵”，与其简单的形态结构相匹配，具有一套低冗余度的小基因组。与之相对，与rna编辑、uv耐受以及抗脱水等环境适应相关的基因家族却在角苔基因组中通过串联重复获得了扩张。
此外，角苔基因组还受益于从土壤细菌和真菌转移而来的基因，丰富了它抗性响应和代谢相关的基因组分。结合目前在其他苔藓类植物中的相关报道，该研究认为从土壤细菌和真菌中“借”基因来更好地适应陆地环境是早期陆地植物的“通用”手段。
相关文献
jian zhang et al. the hornwort genome and early land plant evolution. nature plants https://doi.org/10.1038/s41477-019-0588-4.
