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植物|根的进化：植物征服陆地的武器( 二 )


△图3 维管植物登陆和根起源事件：卷柏是石松世系植物 ， 水蕨（蕨类植物）和拟南芥（种子植物）是真叶世系植物 ， 这两个世系植物的根可能是独立进化而来的（图源：改编自参考文献2）
生长素是一种植物激素 ， 它会调动和控制其信号通路中的一批基因来发挥功能 。 早在1934年 ， 科学家就发现它能促进种子植物生根 。 最近的研究发现生长素也可以促进蕨类植物长出根 ， 并且种子植物和蕨类植物在长根过程中都使用了相同的生长素信号通路基因[4] 。 这一发现暗示着在真叶世系的进化过程中 ， 蕨类植物和种子植物的共同祖先发生过一次根起源事件 ， 生长素及其信号通路的基因在这次事件中被招募到了根的发育过程中 。 随着种子植物和蕨类植物在进化上的分离 ， 这套激素和基因体系被它们分别保留了下来 ， 用于控制根的发育 。
虽然真叶世系植物的根起源事件有了基因证据 ， 但石松世系植物的根起源事件我们还知之甚少 ， 真叶世系和石松世系的根形态有着很大的区别 。 我们并不清楚生长素和其信号通路的基因是否也控制着石松世系植物的根发育 ， 也不知道真叶世系和石松世系的两次独立根起源事件是否有联系 。 对石松世系植物根发育机制的研究 ， 是未来解开这些谜团的钥匙 ， 也是进一步了解根进化历程必不可少的一环 。
参考文献
1. Kenrich, P., and Strullu-Derrien, C. (2014). The origin and early evolution of roots. Plant Physiol. 166, 570–580.
2. Liu, W., and Xu, L. (2018). Recruitment of IC-WOX genes in root evolution. Trends Plant Sci. 23, 490–496.
3. Pires, N.D., and Dolan, L. (2012). Morphological evolution in land plants: New designs with old genes. Philos. Trans. R. Soc. B Biol. Sci. 367, 508–518.
4. Yu, J., Zhang, Y., Liu, W., Wang, H., Wen, S., Zhang, Y., and Xu, L. (2020). Molecular Evolution of Auxin-Mediated Root Initiation in Plants. Mol. Biol. Evol. 37, 1387–1393.
植物|根的进化：植物征服陆地的武器


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