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藻类和植物中发现的共享环境应激反应，已存在6亿年

来自 University of Göttingen

星状藻类 Zygnema circumcarinatum 显示出与苔藓相似的应激反应（显微镜图像）。Credit: Tatyana Darienko

如果没有陆地植物，人类将无法在地球上生存。从苔藓到蕨类植物，再到草类和树木，植物是我们的食物、饲料和木材。所有这些多样性都源于一个很久以前征服陆地的藻类祖先。陆地植物的成功令人惊讶，因为陆地是一个充满挑战的栖息地。在陆地上，环境条件的快速变化会导致压力，植物已经开发出精密的分子机制来感知和响应。

现在，由哥廷根大学领导的一个研究团队比较了藻类和植物，它们经历了6亿年的独立进化，并使用先进的生物信息学方法，确定了一个共享的应激反应网络。研究结果发表在 Nature Communications 上。

陆地植物最亲近的藻类亲属是丝状和单细胞的接合藻类，即双星藻类。这类生物受到了广泛关注，因为当研究人员将关于陆地植物的数据与关于这些藻类的数据进行比较时，他们可以追溯到最早的陆地植物。其中一个重要问题是最早的陆地植物是如何克服陆地压力的。

为了找到答案，研究小组从一个苔藓模型系统和两种受到陆地上环境压力挑战的双星藻类中，生成了数百个样本。通过对苔藓和藻类在压力下活跃基因的高通量测序和化合物分析，他们获得了这些生物在几个小时内如何应对挑战的全面图景。通过将进化分析与统计建模和机器学习方法相结合，预测了一个共享的基因调控网络。

分枝苔藓 Physcomitrium patens，研究人员用它来研究应激反应，并将其与藻类进行比较（显微镜图像）。Credit: Tatyana Darienko

哥廷根大学的 Jan de Vries 教授领导了这项研究，他解释说：“一个很大的惊喜是，我们发现了一些高度连接的基因，被称为 'hubs'，存在于这些非常不同的生物体共享的网络中，而这些生物体在进化上大约在6亿年前就已分离。这些 'hubs' 似乎能够整合信息并塑造整体网络响应。”

该研究的第一作者，同样来自哥廷根大学的 Tim Rieseberg 博士补充说：“现在我们拥有了一个全面的应激反应数据集，结合了遗传和生化信息，可以进一步探索其对植物多样性的生理影响。”

更多信息： Tim P. Rieseberg 等，Time-resolved oxidative signal convergence across the algae–embryophyte divide, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56939-y

期刊信息： Nature Communications

由 University of Göttingen 提供。