5億多年前植物是如何進化到陸地的？
科學家們分析了最大的植物基因組數據集之一，發現了地球上的第一批植物是如何進化出數億年前用于控制水和在陸地上“呼吸”的機制的。
布里斯托大學和埃塞克斯大學的這項研究發表在《新植物學家》上，對于了解植物水運輸系統如何演變以及這些系統在未來如何適應氣候變化具有重要意義。
在過去的 5 億年中，陸地植物的進化支持了一個日益綠色的星球上的生命多樣性。在整個進化過程中，植物已經獲得了葉子和根等適應能力，從而使它們能夠控制水并在土地上定居。其中一些“工具”是在早期的陸地植物中進化而來的，今天在形成復雜森林生態系統的微小苔蘚和巨樹中都可以找到。
埃塞克斯生命科學學院和布里斯托爾生物科學與地理科學學院的研究人員首先比較了 532 種植物的基因，以研究新舊基因在這些適應發生過程中的作用。其中，研究小組重點研究了與陸地植物進化重大創新相關的218個基因，如根系和維管組織。
他們發現陸生植物所必需的一些早期特征，如氣孔（植物用來“呼吸”的氣孔）與新基因的起源有關。相比之下，后來的創新（例如根、維管系統）回收了陸地植物祖先中出現的舊基因，并表明參與水分運輸的植物解剖結構的不同部分（氣孔、維管組織、根）與不同的基因進化的方法。
布里斯托爾生物科學學院的聯合主要作者兼高級講師 Jordi Paps 博士解釋說：“我們的分析揭示了地球綠化的遺傳基礎，突出了植物多樣化中基因進化的不同方法王國。從歷史上看，進化創新是由新基因的出現還是由舊基因的再利用驅動的，目前尚不清楚。我們的研究結果告訴我們植物是如何在其歷史的不同時刻進化的，以及不同的進化模式、新基因的起源和舊基因的回收如何促成了對地球綠化至關重要的重大創新的出現。”
埃塞克斯大學生命科學學院的聯合主要作者兼高級講師 Ulrike Bechtold 博士解釋說，這項研究“提供了對支持水分吸收和運輸的機制變化的見解，這對植物健康和生產力很重要。它允許研究人員在實驗室中選擇和研究舊基因、再利用基因和新基因的功能，目的是選擇能夠減少用水量并提高作物植物抗旱能力的基因。”
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布里斯托爾地理科學學院的亞歷山大鮑爾斯博士是該研究的合著者之一，他補充說：“除了幫助我們理解過去，這項工作對未來也很重要。通過了解水運輸系統是如何演變的，我們可以開始了解植物生長的限制因素。在考慮農作物的生長及其抗旱能力時，這一點尤為重要。”