植物登陆过程中光合作用相关基因的进化

Adaptive evolution of photosynthesis-related genes during plants colonizing terrestrial habitat

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摘要现代陆生植物的祖先大约在5亿到4．7亿年前登陆，这是植物进化过程中的重要事件。光照不仅是植物的主要能量来源，还是主要的环境信息来源之一。一般认为，光合作用效率越高，植物的适应能力越强。植物登陆过程前后，环境从光照、光强到二氧化碳／氧气浓度比等都发生了变化，比如适应陆地生活的海草重新返回水生环境，猜测在这个过程中植物光合作用的相关的关键功能基因可能发生了进化。为了证明该假说，以链形植物门绿藻和低等陆地植物为主要研究对象，通过从GenBank收集相关基因序列以及从几株相近绿藻中提取测定DNA序列，利用PAML“分枝－位点”模型对光合作用光反应和暗反应中的psbA、rbcL、rca 3个基因进行了适应性进化分析。结果显示植物登陆过程前后，在这3个光合作用相关基因中均未检测到统计上显著的正选择位点，反而在绿色植物早期分化（绿藻门和链形植物门）过程中却发现有明显的正选择痕迹。这些惊人的结果提示植物登陆前后从水体到陆地的环境变化对光合作用的影响可能并不大，其它诸如角质膜、气孔器等相关的基因可能发挥了更大的作用。