華東師大生命科學學院苔蘚植物研究團隊發現苔蘚植物早期祖先經歷了七次古老的大規模基因重復事件，揭示了這些關鍵事件在苔蘚植物早期陸地化和多樣化中的重要作用，為研究陸地植物的起源與登陸及其適應性演化提供了新視角。這一研究成果近日以題為“Ancient large-scale gene duplications and diversification in bryophytes illuminate the plant terrestrialization”在國際著名植物學研究期刊 New Phytologist 以封面文章發表。
New Phytologist 封面文章刊發華東師大苔蘚植物研究團隊科研成果
植物如何最早“登陸”陸地并實現多樣化，一直是生物演化領域關注的熱點和難題。苔蘚植物作為現存陸地植物的古老類群，已在地球上存在了約五億年，涵蓋約2萬多個現存物種，其物種多樣性僅次于被子植物，是陸地植物的第二大類群，在漫長的演化過程中，演化出關鍵的形態和生理適應，如假根、氣孔、RNA編輯等。然而，受限于大規模苔蘚植物活體材料取樣的困難，這類古老植物陸地化和多樣化過程的機制尚不清楚。華東師大苔蘚植物研究團隊基于10余年在世界范圍內的采樣，獲得了苔蘚植物最大的轉錄組數據集，采用了苔蘚植物最多的核基因數據集（1929個核基因）進行系統發育基因組學分析，重建了包含201個苔蘚植物的系統發育樹，在此基礎上，重新估算了早期陸地植物及苔蘚植物內部支系的分化時間。借助這一突破性數據，研究首次在跨越所有關鍵支系的尺度上，鑒定出苔蘚植物早期祖先經歷的七次大規模基因重復事件，明確了這些事件在驅動苔蘚植物適應陸地環境和促進物種多樣化中的核心作用。本研究在無假根的苔蘚植物中發現了RSL基因，挑戰了傳統的“無假根即缺失RSL基因”的觀點。此外，本研究揭示了內在基因組事件與外部生態變革協同驅動陸地植物演化的復雜機制。這些發現為解析陸地植物的起源、登陸與適應性演化提供了重要依據。
圖1. 基于廣泛取樣的苔蘚植物系統發育樹
圖2. 苔蘚植物經歷的七次大規模基因重復事件
圖3. 七次大規模基因重復事件后保留的重復基因功能富集
圖4. 苔蘚植物中假根發育關鍵基因RSLs的系統發育關系（黑色箭頭表示在四種無假根物種中鑒定到的RSLs同源基因）
圖5. 201種苔蘚植物的系統發育關系、分化時間、7次大規模基因重復及4次物種多樣化速率提升
該論文于2025年2月5日正式發表。華東師大生命科學學院苔蘚植物學實驗室的沈超博士（已畢業）和李浩副研究員為該論文的共同第一作者，李浩副研究員和朱瑞良教授為共同通訊作者。團隊成員舒蕾副教授和黃文專博士（已畢業）參與了這項研究。該工作得到了華東師大“幸福之花”先導研究基金和國家自然科學基金的資助。
附：
原文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.20221
來源｜生命科學學院、科技處 編輯｜竇雨蕭 編審｜郭文君
