摘要太阳光中的UV-B辐射(280~315nm)在深水,浅水和陆地环境中强度差异较大,是植物光形态建成的重要环境信号。在陆地化过程中,植物逐渐进化出感知和传导UV-B信号的能力,并根据紫外光信号调节自身的生长、代谢和发育。目前UVR8被认为是绿色植物中唯一的UV-B光感受器,拟南芥UVR8的分子机制、介导的信号通路、参与信号通路中的负调控因子和转录因子等已有比较详尽的研究,但是UVR8介导信号通路的起源和演化却鲜有报道。<br> 本研究中,我们选取了382个高质量植物基因组和转录组数据,结合系统发育分析、结构域分析、保守位点分析、正选择分析和共表达分析等多种分析手段,对绿色植物紫外光受体UVR8及其信号通路中的元件(UVR8、RUP、COP1、SPA、HY5、HYH、BES1、BIM1、WRKY36、MYB73、MYB77、MYB13和PIFs)进行了起源与演化研究。研究发现,UVR8-COP1/SPA-HY5-RUP信号通路起源于绿藻,而UVR8-BES1/BIM1、UVR8-WRKY36-HY5和UVR8-MYB73/MYB77信号通路起源于轮藻。UVR8在植物演化过程中呈现出非常保守的演化历史,而负调控因子RUP以及转录因子的演化历程与绿色植物的演化历程不同。同时发现UVR8在绿藻的祖先枝和链形植物的祖先枝经历了显著的正选择,而RUP在链形植物的祖先枝经历了显著的正选择。综合多种分析手段,我们探讨了绿色植物UVR8信号通路的演化历程,UVR8介导的信号通路成分的适应性进化(拷贝数增加和正选择)在很大程度上与植物的陆地化过程一致。<br> 植物从深水向浅水、从水生环境向陆生环境过渡的过程中,UV-B是绿色植物必须面临的重要环境胁迫。本研究对理解绿色植物陆地化过程中响应紫外光环境的适应性机制,绿色植物紫外光形态建成的分子机制具有重要科学意义。
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