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　　綠色植物登陸是真核生物演化的一個重大事件。在水生環(huán)境向陸地的轉(zhuǎn)變過程中，植物的生存環(huán)境也發(fā)生著巨大的變化。為了適應(yīng)惡劣的陸生環(huán)境，早期陸生植物演化出多種性狀及策略，這些在陸生植物基部類群苔蘚植物中仍有明顯體現(xiàn)。水平基因轉(zhuǎn)移（HGT）指親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的物種或個體間進(jìn)行的遺傳物質(zhì)交流。水平基因轉(zhuǎn)移可使受體物種獲得外源基因，進(jìn)而獲得新的功能和性狀，幫助其適應(yīng)新環(huán)境，有可能是植物登陸的一種重要進(jìn)化動力。 

　　菌根共生是一種古老而廣泛存在于陸生植物與真菌之間的互惠共生關(guān)系，對綠色植物從水生到陸生的演化歷程具有重要促進(jìn)作用。然而，菌根類真菌與植物之間的基因轉(zhuǎn)移以及對陸生植物主要性狀起源的影響仍不清楚。近日，中國科學(xué)院昆明植物研究所青藏高原-喜馬拉雅植物多樣性形成與演變團(tuán)隊(duì)報(bào)道了菌根類真菌起源的PpMACRO2基因在早期陸生植物適應(yīng)性進(jìn)化中的作用。PpMACRO2 蛋白序列中含有的macro2 domain與ADP-核糖基化作用相關(guān)，但這種翻譯后修飾機(jī)制目前仍不清楚。本研究以小立碗蘚Phycomitrella patens為實(shí)驗(yàn)材料，通過沉默及過量表達(dá)PpMACRO2基因，發(fā)現(xiàn)苔蘚植物三維生長的主要形態(tài)配子體在大小和數(shù)量方面均發(fā)生顯著變化；GFP及GUS雙標(biāo)簽的遺傳材料PpMACRO2表達(dá)結(jié)果顯示其參與干細(xì)胞及配子體的發(fā)育。進(jìn)一步的小立碗蘚原生質(zhì)體及離體葉片再生實(shí)驗(yàn)表明PpMACRO2參與細(xì)胞的重新編程及植株再生。研究者同時(shí)對沉默及過量表達(dá)PpMACRO2的小立碗蘚植物轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析及qRT-PCR驗(yàn)證，結(jié)果表明PpMACRO2影響表觀修飾及發(fā)育相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子AP2和Homeobox的表達(dá)。該研究揭示了從菌根類真菌轉(zhuǎn)移來的PpMACRO2基因通過ADP-核糖基化作用影響其它類型的表觀修飾機(jī)制（甲基化、乙酰化），進(jìn)而調(diào)控與發(fā)育相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子AP2和Homeobox，最終參與干細(xì)胞及三維生長的配子體發(fā)育。該研究結(jié)果也表明菌根類真菌與植物之間的基因轉(zhuǎn)移在陸生植物重要性狀起源和演化方面發(fā)揮了重要作用。 

　　該研究成果以“A mycorrhizae-like gene regulates stem cell and gametophore development in mosses”為題在Nature Communications雜志上在線發(fā)表。中國科學(xué)院昆明植物研究所博士研究生王雙華為論文第一作者，黃錦嶺研究員和孫航研究員為共同通訊作者。上海大學(xué)胡向陽教授及河南大學(xué)孫桂玲教授參與合作。該研究受到國家自然科學(xué)基金及“第二次青藏高原綜合科學(xué)考察”經(jīng)費(fèi)資助。 

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圖1  PpMACRO2的系統(tǒng)發(fā)育樹 

圖2  PpMACRO2在配子體發(fā)育中的作用