自从它们第一次到达陆地,植物可能一直在使用相同的遗传工具来调节它们是否长得更大或繁殖。这一发现是利用苔属植物发现的,苔属植物是最早从古代海洋搬到陆地上的植物之一。
苔类植物生长在世界各地,类似苔藓,生长在阴凉处潮湿的土壤上。雌雄版本的苔草是通过独特的伞状结构从植物的基部突起来识别的。
东京大学生命科学系教授、植物分子生物学专家渡边裕一郎(Yuichiro Watanabe)说:“Liverworts以最小的结构拥有最大的能量。”爱博网投领导者
与研究实验室中常用的开花植物,如烟草和芥蓝(拟南芥)相比,苔类植物的基因组结构简单。开花植物在进化上比苔类植物更“年轻”,它们的基因复制和冗余使得研究它们的基因组更加复杂。
尽管如此简单,但肝菌基因组似乎具有相同的生命周期阶段和调节它们的能力。
基因组相似之处
2017年,一个国际团队首次对多态地茅(Marchantia polymorpha)的全基因组进行了测序,该团队包括几名研究人员,他们也参与了最近发表的基因分析。
当他们检查整个基因组时,研究人员发现,即使是简单的肝草也有大约100种不同类型的小分子,称为microRNA,它调节其他基因的活性。
大约有8个苔类微rna与已知的海藻微rna几乎相同。这8种微小rna吸引了研究人员,因为进化成现代苔类和现代芥蓝的祖先植物在4.5亿年前分裂。
“那么,为什么要保留它们呢?”我们想知道这些共享的microrna在做什么,而现在地菌是我们研究的一个方便的模型,”渡边说。
繁殖:变大或繁殖
大多数哺乳动物,包括人类,生来就有成年后繁殖后代所需的细胞。然而,植物只有在从营养阶段(长出新叶或变大)过渡到生殖阶段后,才会发育出生殖细胞。
其中一种帮助开花植物控制向生殖阶段转变的microrna,也是蓝藻和苔类共有的8种microrna之一。这种微小rna被研究人员称为microRNA156/529。
为了确定这种进化上保守的microRNA的潜在作用,Watanabe的研究小组创造了一种缺乏microRNA156/529的转基因版的liverwort。这些所谓的microRNA156/529基因敲除的肝菌在其营养组织上产生了生殖细胞,而不是发育出区分雄性和雌性的正常伞状生殖结构。
“这对我们来说太神奇了。这些地衣跳过了生殖过程的某些部分,身体本身成为了生殖器官。”
在这些不同的植物物种中,鉴定出相同的分子在植物到生殖的转换中具有相似的作用,表明microRNA156/529及其相互作用的其他分子是一个重要的控制模块的一部分,可能所有陆地植物都使用它来调节它们的繁殖时间。
Watanabe设想,在未来,农民可以通过测量作物中microRNA156/529的含量来预测收获时间。
渡边说:“我们希望我们的研究结果能激励其他人开发植物繁殖的新应用。”
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提供的材料东京大学.注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。
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