角苔类植物是苔藓植物的一个支系,与其它陆地植物分化超过4亿年并且具有非常独特的生物学特征,包括一个非常独特的孢子体结构、蓝细菌共生系统以及一个基于蛋白核(pyrenoid)的碳浓缩机制(carbon-concentrating mechanism,CCM)。同时,作为苔藓植物中最早的分化谱系,角苔对于推断苔藓植物和陆地植物的特征演化和揭示最近共同祖先(the most recent common ancestor,MRCA)的性质至关重要。
美国康奈尔大学Boyce Thompson植物研究所、瑞士苏黎世大学、日本金泽大学等研究人员合作,于2020年3月13日在Nature Plants上发表研究论文,报道了三个角苔属植物的高质量基因组,揭示了陆地植物起源,同时还发现了可能支撑植物获取碳和氮的特殊方法的基因。系统发育分析显示,角苔与苔类和藓类构成姐妹群,且支持率很高。角苔属植物的基因组上没有重复密集的着丝粒区域,同样也没有检测到全基因组复制事件,而且包含的转录因子也有限。被子植物分生组织和气孔功能中的几个基因在角苔属植物的基因组中比较保守,而且在孢子体发育过程中上调表达,表明这些基因可能在遗传水平上存在同源性。研究人员还鉴定了参与蓝细菌共生的基因,发现了一个衣藻CCM基因LCIB,只存在于角苔中,而在其它植物谱系中缺失,暗示该基因在CCM功能中可能的保守作用。该研究所报道的角苔属植物基因组将作为未来角苔研究和陆地植物比较研究的重要参考。
宋琪 编译自https://www.nature.com/articles/s41477-020-0618-2.pdf
原文标题:Anthoceros genomes illuminate the origin of land plants and the unique biology of hornworts