5亿多年前植物是如何进化到陆地的？
科学家们分析了最大的植物基因组数据集之一，发现了地球上的第一批植物是如何进化出数亿年前用于控制水和在陆地上“呼吸”的机制的。
布里斯托大学和埃塞克斯大学的这项研究发表在《新植物学家》上，对于了解植物水运输系统如何演变以及这些系统在未来如何适应气候变化具有重要意义。
在过去的 5 亿年中，陆地植物的进化支持了一个日益绿色的星球上的生命多样性。在整个进化过程中，植物已经获得了叶子和根等适应能力，从而使它们能够控制水并在土地上定居。其中一些“工具”是在早期的陆地植物中进化而来的，今天在形成复杂森林生态系统的微小苔藓和巨树中都可以找到。
埃塞克斯生命科学学院和布里斯托尔生物科学与地理科学学院的研究人员首先比较了 532 种植物的基因，以研究新旧基因在这些适应发生过程中的作用。其中，研究小组重点研究了与陆地植物进化重大创新相关的218个基因，如根系和维管组织。
他们发现陆生植物所必需的一些早期特征，如气孔（植物用来“呼吸”的气孔）与新基因的起源有关。相比之下，后来的创新（例如根、维管系统）回收了陆地植物祖先中出现的旧基因，并表明参与水分运输的植物解剖结构的不同部分（气孔、维管组织、根）与不同的基因进化的方法。
布里斯托尔生物科学学院的联合主要作者兼高级讲师 Jordi Paps 博士解释说：“我们的分析揭示了地球绿化的遗传基础，突出了植物多样化中基因进化的不同方法王国。从历史上看，进化创新是由新基因的出现还是由旧基因的再利用驱动的，目前尚不清楚。我们的研究结果告诉我们植物是如何在其历史的不同时刻进化的，以及不同的进化模式、新基因的起源和旧基因的回收如何促成了对地球绿化至关重要的重大创新的出现。”
埃塞克斯大学生命科学学院的联合主要作者兼高级讲师 Ulrike Bechtold 博士解释说，这项研究“提供了对支持水分吸收和运输的机制变化的见解，这对植物健康和生产力很重要。它允许研究人员在实验室中选择和研究旧基因、再利用基因和新基因的功能，目的是选择能够减少用水量并提高作物植物抗旱能力的基因。”
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布里斯托尔地理科学学院的亚历山大鲍尔斯博士是该研究的合著者之一，他补充说：“除了帮助我们理解过去，这项工作对未来也很重要。通过了解水运输系统是如何演变的，我们可以开始了解植物生长的限制因素。在考虑农作物的生长及其抗旱能力时，这一点尤为重要。”