研究人员调查了植物与真菌共存十亿年的历史

 行业动态     |      2020-08-01 09:20


在8亿年前之前,陆地上
既没有
植物也没有真菌,考虑到它们目前的巨大生物多样性,生态系统优势以及对环境的影响,这是一个令人惊讶梯度PCR仪的现象。

弗吉尼亚理工大学名誉教授Khidir Hilu以及由13名在植物学,真菌学,古生物学和生物信息学领域具有互补专长的研究人员组成的团队共同努力,在《自然通讯》上发表了一项大规模研究来解决这个问题

科学学院生物科学系名誉教授希鲁说:“植物和真菌向陆地的运动不可逆转地改变了我们的星球,并塑造了他们自己以及动物界的生物多样性。” “我们的研究表明,成功的植物和真菌入侵土地是两者之间共同进化相互作用的结果,这增强了他们的生物多样性。这些发现正在及时考虑到气候变化中的当前问题以及动植物遭受的重大灭绝及其影响在我们的星球上。”

作者指出,尽管真菌和植物之间的相互作用(包括寄生,共生(对两种生物体都是有益的)和腐生(从死亡的植物部位获取营养))被视为成功的关键机制,但是没有人探索同时发生的进化事件。在他们的整个历史中

在本文中,作者使用分子和生物信息技术以多分支方法从方法上探索了植物和真菌的进化。他们首先使用在实验室中生成或从基因组序列库中获得的基因序列数据,为植物和真菌独立建立了牢固的系统发育史或进化史。

接下来,他们使用基因突变和可靠的化石记录来估计植物和真菌谱系的进化分歧日期。然后他们分别计算了两个王国中主要血统的多样化率的重大变化。一旦完成这些研究,就可以在相同的地质时间尺度上对齐植物和真菌的系统发生关系,这使研究人员可以查明各种关键的植物-真菌共同进化事件的起源,特别是共生关系和植物的分解。通过真菌。他们注意到这两个王国的多样化率发生了巨大变化,这令人信服地显示了植物真菌共同进化和相互依存的历史。作者报告说,土地的真菌定殖与陆生绿藻的至少两个起源有关,并得到其帮助,而陆生绿藻的起源是在陆生植物起源之前。恰好与此相伴的损失。7.2亿年前,真菌鞭毛是一种睫毛状的附件,可帮助真菌在水中游泳。

相反,数百万年后,在古生代时期,真菌可能促进了世系对土地的成功殖民,最终导致今天生活的所有陆地植物的生长,特别是真菌对最早土地植物的细胞进行了真菌占领,促进了共生,这是陆地上植物和真菌成功的关键。

地球上重要的生物学,生态和环境事件之一是包含所有带有种子的植物的谱系的起源和最初的多样化。种子植物,包括针叶树和开花植物,大约在4.36亿年前的志留纪时期出现。值得注意的是,这种植物谱系的显着特征之一是存在一种独特的细胞分裂类型,从而产生了木材。这导致了大型木本树木的进化,进而导致建立了第一批以富含木质素的木材为骨干的内陆森林。

如果没有与真菌相关的进化以及它们消化植物细胞壁的结构聚合物木质素和纤维素的能力,这种行动就不会成功。这种进化的新颖性有助于有机物的循环利用,从而使森林系统得以维持。依次是种子植物谱系的起源和早期多样化,然后是最大种类的真菌,即姬菇科真菌的进化。

外生菌根真菌(与植物根部外部相关的真菌)的起源似乎源于植物在一系列进化方面的创新,包括木材,种子和根的起源。这些随之而来的进化事件对于促进多样化发展至关重要,从而促进了现有种子植物的生长,包括锥果植物,如松树,云杉,娘娘子和苏铁,以及开花植物,以及它们向干燥环境的扩展。

后者除包括大多数活植物物种和主要生态系统(例如森林和草原)外,还包括形式和功能惊人的多样性,并提供了几乎所有的食用植物。外生菌根真菌与植物形成共生关系,并可以在植物根部周围形成网络,以帮助水分和养分吸收,通常帮助宿主植物在不利的天气条件下生存。

植物和真菌的宏观进化已被分别研究。然而,这项研究清楚地表明,它们各自的进化史是紧密联系的,只有在稳健的时间框架内同时研究它们的系统发育才能理解。

可以预料的是,对于动物界的进化也是如此,动物界是高度依赖光合自养植物以及整个微生物的群体。