科学家发现植物进化研究新进展

【资料简介】

新研究揭示一种调节植物繁殖的机制，为制造高产农作物提供了新的手段。此项研究发表在2013年3月1日Science杂志上，来自澳洲莫纳斯大学的研究人员及其日本和美国的同事鉴定出一个特殊基因，调节在陆地上的植物的生命周期阶段之间的过渡。

澳洲莫纳斯大学生物科学教授约翰.鲍曼说植物与动物相比，在世代交替中采取不同的形式——一个具有一套基因，一个具有两套基因。

“我们认为动物的身体是二倍体——每个细胞都有两组DNA。在我们生命周期的单倍体阶段包含卵和精子，如果是雌性就只有卵，如果是雄性就只有精子。相比之下，植物在单倍体和二倍体世代都有很复杂的机构，”鲍曼说。

这两种植物体往往有非常不同的特征，直到19世纪中期，发明了更好的显微镜能够进行进一步的研究，他们有时被认为是独立的物种。

鲍曼博士及其同事敲除苔藓植物中称为KNOX2的一个基因。他们发现这使二倍体世代像单倍体世代一样发展，这种现象称为无孢子生殖。在人体中相同的突变将使我们整个身体转变成卵或精子中的任何一个。

“我们的研究提供了深入了解陆生植物进化的两个复杂的世代，大力支持了上世纪初提出的一个理论，即复杂二倍体是一种新型的进化，”鲍曼教授说。

原文摘要：

KNOX2 Genes Regulate the Haploid-to-Diploid Morphological Transition in Land Plants

Keiko Sakakibara,Sayuri Ando,Hoichong Karen Yip,Yosuke Tamada,Yuji Hiwatashi,Takashi Murata,Hironori Deguchi,Mitsuyasu Hasebe,John L. Bowman

Unlike animals, land plants undergo an alternation of generations, producing multicellular bodies in both haploid （1n: gametophyte） and diploid （2n: sporophyte） generations. Plant body plans in each generation are regulated by distinct developmental programs initiated at either meiosis or fertilization, respectively. In mosses, the haploid gametophyte generation is dominant, whereas in vascular plants—including ferns, gymnosperms, and angiosperms—the diploid sporophyte generation is dominant. Deletion of the class 2 KNOTTED1-LIKE HOMEOBOX （KNOX2） transcription factors in the moss Physcomitrella patens results in the development of gametophyte bodies from diploid embryos without meiosis. Thus, KNOX2 acts to prevent the haploid-specific body plan from developing in the diploid plant body, indicating a critical role for the evolution of KNOX2 in establishing an alternation of generations in land plants.