根发育基因比根发育更古老
        调节维管植物根发育的一个基因也参与了地钱的器官发育——地钱是如此古老,甚至没有合适的根。 神户大学的发现凸显了 co-selection 的基本进化动力,即首先进化出一种机制,然后再将其用于不同的目的。

         当科学家发现某个基因对于性状的发育是必需的时,他们很快就会问这个基因是从什么时候开始参与的这一点以及基因的进化如何促进性状的进化。 神户大学植物生物学家深垣秀弘说:“我的小组之前发现,一种叫做 RLF 的基因是模式植物拟南芥侧根发育所必需的,但 RLF 所属的一组基因参与植物器官发育是全新的。 因此,我们想知道其他植物中该基因的等效物是否也参与类似的过程。

        深木转向了他能找到的最简单的陆地模型植物,伞状地草 Marchantia polymorpha。 这种植物甚至没有可以从土壤中提取水分或养分的根,但它有自己的 RLFgene 版本。 利用这种生物体,神户大学植物生物学家研究了其RLF基因的功能,以及它在细胞内的功能是否与该基因的拟南芥倒置相当。

         在《新植物学家》杂志上,他和他的团队发表了lackingRLF在各种器官中具有严重的变形,表明RLF也参与了这些基本陆地植物的器官发育。 他们甚至可以证明拟南芥基因可以在地钱中发挥作用,而地钱的基因可以在拟南芥中发挥作用。 “这表明这两个基因作为器官发育中的参与者在功能上是可以互换的,”Fukaki 解释说。

         RLF基因产生的蛋白质属于血红素结合蛋白的一大类,这意味着它可以结合一种叫做“血红素”的分子,该分子参与细胞内的能量传递。 Fukaki 说:“鉴于不知道血红素结合蛋白参与植物的器官发育,我们研究的另一个重要点是,我们表明 RLF 蛋白实际上在地钱和拟南芥中都有血红素。

         神户大学的研究人员预计,更多地了解 RLF 蛋白如何与其他蛋白相互作用将更多地阐明植物的进化器官发育。 Fukaki 补充道:“至少从陆地植物诞生之初,RLF 就在器官发育中发挥着重要作用,这一事实表明,进化经常将现有机制用于新功能,例如根系发育,而根系发育是在地钱和苔藓从其他陆地植物中分化出来后才进化的。

         这项研究由日本教育、文化、体育、科学和技术部 (MEXT) 资助(赠款 19H05673、19H05670)、日本社会科学促进(赠款 21H05271、23KK0127、24K09497、24H02069、21J40092、19H03247)、日本医学研究与开发机构(赠款 JP21wm0425011 和 JP20dm0207001)和日本科学技术振兴机构(赠款 JPMJGX23B0、JPMJSP2148)。 它是与东京大学、奈良女子大学、立命馆大学和大阪大学的研究人员合作进行的。