基因研究顯示并非所有植物都依賴光合作用來獲取營養(yǎng)

2019-08-01 09:37:00    來源:    作者:

植物葉子的綠色提醒我們,地球上生命的能量最終來自于光合作用過程中的太陽。但是新的研究表明,一些蘭花完全喪失了光合作用的能力??磥硖柌皇俏ㄒ坏某雎?。

美國西弗吉尼亞大學(xué)的Craig Barret和Brandon Sinn以及美國農(nóng)業(yè)部的Aaron Kennedy已經(jīng)深入研究了一組特殊的“異養(yǎng)”植物的基因組:無葉蘭屬Hexalectris。

如果植物不直接從太陽獲得能量,則稱植物是異養(yǎng)的。它們包括食蟲物種,以死物質(zhì),寄生蟲和共生物為食的物種,以及在其他植物上生長但不從中攝取營養(yǎng)物質(zhì)的附生植物。

九種Hexalectris似乎大部分,并且在不同程度上已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閙yco-heterotrophic生活方式,這意味著它們寄生真菌并以它們產(chǎn)生的營養(yǎng)為食。在更普遍的蘭花中,據(jù)估計約有30種物種已經(jīng)過渡。

這種非光合作用策略消除了產(chǎn)生光合作用裝置的基因的進(jìn)化選擇壓力。

Barret和他的同事們想知道這種選擇壓力的缺乏在多大程度上導(dǎo)致了光合基因的喪失,因為目前還不清楚9種物種中有多少已轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆膍yco-heterotrophy,還有多少仍然部分依賴于太陽。

為了測量這一點,他們研究了塑性體 - 在植物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的一種小細(xì)胞器的基因組,稱為質(zhì)體 - 所有九種Hexalectris 物種。質(zhì)體通常充滿葉綠素(使其成為葉綠體),并且是光合作用過程的場所。

發(fā)表在“ 分子生物學(xué)與進(jìn)化 ”雜志上的研究人員的研究表明,在過去的1000萬到3000萬年間,至少有四只,也許五只蘭花已經(jīng)失去了光合作用所必需的基因。

有趣的是,這似乎每次都獨立發(fā)生。研究人員提出,所有年輕的蘭花植物在發(fā)育光合作用能力之前都會以這種方式進(jìn)食,從而促進(jìn)了對myco-heterotrophy的飛躍。

事實上,只有一個小屬的許多物種已經(jīng)擺脫對光合作用的依賴,這對蘭花以及所有植物都有著更廣泛的影響。

作者寫道:“我們前所未有地發(fā)現(xiàn)了單個屬中完全myco-heterotrophic生活方式的多重,獨立轉(zhuǎn)變”,這表明土地植物之間的這種轉(zhuǎn)變的數(shù)量可能被低估了。

似乎比我們懷疑的更多的植物來避開太陽。

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