早期陆生植物适应性进化研究取得进展

早期陆生植物形态结构相对简单，却具有极强的环境适应能力。先前的研究表明，特有基因往往对物种适应特殊环境具有重要的作用。然而对于这些基因的起源及其功能机制等方面的研究却相对欠缺。

最近，由中国科学院昆明植物研究所东亚植物多样性与生物地理学重点实验室黄锦岭研究组与昆明植物所研究员孙航、刘莉、胡金勇，扬州大学教授杨泽峰及美国路易斯维尔大学教授Mark P. Running合作完成的一项研究发现：小立碗藓hemerythrin基因起源于真菌向早期陆生植物的水平基因转移事件，hemerythrin基因在小立碗藓中通过改变蛋白编码顺序（Shifting of reading frames），演化出一个新双编码基因（Dual-coding gene）YAN/AltYAN。分子遗传学及生理生化证据表明，YAN/AltYAN通过参与小立碗藓脂肪酸、油体、蜡质结晶等脂类代谢过程，介导了小立碗藓的脱水耐受生物学过程。令人惊奇的是，现有的证据显示hemerythrin也极可能同样参与到植物油体形成与抗干旱过程。该研究对于认识物种特有基因的演化方式以及揭示陆生植物如何适应特殊环境提供了新的理论观点及实验证据。

该研究结果以Gene refashioning through innovative shifting of reading frames in mosses 为题在线发表于《自然-通讯》（Nature communications，DOI：10.1038/s41467-018-04025-x）。关艳龙及刘莉为论文共同第一作者，黄锦岭为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中科院“西部之光”引进人才项目、中科院“百人计划”等的资助。

图1. 双编码基因YAN/AltYAN的基因结构及演化过程

图2. 蛋白亚细胞定位及干旱恢复表型

来源：中国科学院昆明植物研究所