Ученые раскрыли, как растения эволюционировали для заселения суши более 500 миллионов лет назад

Анализируя один из крупнейших геномных наборов данных растений, ученые обнаружили, как первые наземные растения развили механизмы для контроля воды и транспирации сотни миллионов лет назад. Исследование, проведенное Бристольским и Эссекским университетами и опубликованное в New Phytologist, важно для понимания эволюции водопроводящих систем растений и их возможной адаптации к изменению климата.

За последние 500 миллионов лет эволюция наземных растений способствовала разнообразию жизни на планете. В процессе эволюции растения приобрели адаптации, такие как листья и корни, позволившие им контролировать воду и колонизировать сушу. Некоторые из этих «инструментов» развились у ранних наземных растений и сегодня встречаются как у крошечных мхов, так и у гигантских деревьев.

Исследователи сравнили гены 532 видов растений, чтобы изучить роль новых и старых генов в возникновении этих адаптаций. Команда сосредоточилась на 218 генах, связанных с ключевыми инновациями в эволюции наземных растений, такими как корни и сосудистые ткани.

Было обнаружено, что некоторые ранние черты, важные для наземных растений (например, устьица — поры для «дыхания»), связаны с появлением новых генов. В то же время более поздние инновации (например, корни, сосудистая система) рециркулируют старые гены, возникшие у предков наземных растений. Разные части анатомии растений (устьица, сосудистая ткань, корни), участвующие в транспорте воды, оказались связаны с разными механизмами генной эволюции.

Доктор Джорди Папс, соавтор исследования: «Наш анализ проливает новый свет на генетическую основу «озеленения» планеты, показывая разные пути эволюции генов. Исторически не было ясно, движутся ли эволюционные инновации за счет новых генов или перепрофилирования старых. Наши результаты показывают, как растения эволюционировали в разные периоды своей истории».

Доктор Ульрике Бехтольд, соавтор исследования: «Эта работа дает понимание механистических изменений, лежащих в основе поглощения и транспорта воды, что важно для здоровья и продуктивности растений. Она позволяет исследователям изучать функцию старых, перепрофилированных и новых генов в лаборатории с целью отбора генов, снижающих потребление воды и повышающих устойчивость к засухе у сельскохозяйственных культур».

Доктор Александр Боулз, соавтор исследования: «Помимо понимания прошлого, эта работа важна для будущего. Понимая, как эволюционировали водопроводящие системы, мы можем начать понимать факторы, ограничивающие рост растений. Это особенно важно для выращивания сельскохозяйственных культур и их устойчивости к засухе».