Вчені, які аналізують один з найбільших наборів геномних даних рослин, виявили, як перші рослини на Землі розвинули механізми, що використовуються для управління водою і «дихання» на суші сотні мільйонів років тому.
Дослідження Брістольського та Ессексського університетів, опубліковане в журналі New Phytologist, має важливе значення для розуміння того, як розвивалися водні транспортні системи рослин і як вони можуть адаптуватися у майбутньому у відповідь на зміну клімату.
За останні 500 мільйонів років еволюція наземних рослин підтримувала різноманітність життя на все більш зеленій планеті. Протягом усієї своєї еволюції рослини набули пристосування, такі як листя і коріння, що дозволяє їм контролювати воду і колонізувати землю.
Деякі з цих «інструментів» еволюціонували у ранніх наземних рослин, а сьогодні їх можна знайти як в крихітних мхах, так і в гігантських деревах, що утворюють складні лісові екосистеми.
Дослідники початку порівняли гени 532 видів рослин, щоб з'ясувати роль нових і старих генів у генезисі цих адаптацій. З них команда вчених зосередилася на 218 генах, пов'язаних з великими інноваціями в еволюції наземних рослин, таких як коріння і судинні тканини.
Вони виявили, що деякі ранні ознаки, важливі для наземних рослин, такі як гирла (пори, які рослини використовують для «дихання»), пов'язані з походженням нових генів.
Навпаки, більш пізні інновації (наприклад, коріння, судинна система) переробляють старі гени, що виникли у предків наземних рослин, і показують, що різні частини анатомії рослин (гирла, судинна тканина, коріння), що беруть участь у транспорті води, пов'язані з різними методи еволюції генів.
"Наш аналіз проливає нове світло на генетичну основу озеленення планети, підкреслюючи різні методи генної еволюції в диверсифікації рослин. Історично неясно, чи рухають еволюційні інновації появою нових генів або перепрофілюванням старих. Наші результати розповідають нам, як рослини розвивалися в різні моменти своєї історії і як різні способи еволюції, походження нових генів і переробка старих сприяли появі великих інновацій, що мають ключове значення для озеленення планети "- кажуть вчені.
Дослідження дає уявлення про механістичні зміни, що лежать в основі поглинання і транспортування води, які важливі для здоров'я і продуктивності рослин. Це дозволяє вченим вибирати і вивчати функцію старих, перепрофільованих і нових генів в лабораторії з метою вибору генів, які скорочують споживання води і покращують стійкість сільськогосподарських культур до посухи.
"Наша робота не тільки допомагає нам розібратися в минулому, але і важлива для майбутнього. Розуміючи, як розвивалися водні транспортні системи, ми можемо почати розуміти фактори, що обмежують зростання рослин. Це має особливе значення при розгляді зростання сільськогосподарських культур, а також їх стійкості до посухи ".
Дослідження було опубліковано в журналі New Phytologist. “Water-related innovations in land plants evolved by different patterns of gene cooption and novelty”.
