A mycorrhizae-like gene regulates stem cell and gametophore development in mosses

First author: Shuanghua Wang; Affiliations: CAS Kunming Institute of Botany (中科院昆明植物所): Kunming, China

Corresponding author: Jinling Huang 

Plant colonization of land has been intimately associated with mycorrhizae or mycorrhizae-like fungi. Despite the pivotal role of fungi in plant adaptation, it remains unclear whether and how gene acquisition following fungal interaction might have affected the development of land plants. Here we report a macro2 domain gene in bryophytes that is likely derived from Mucoromycota, a group that includes some mycorrhizae-like fungi found in the earliest land plants. Experimental and transcriptomic evidence suggests that this macro2 domain gene in the moss Physcomitrella patens, PpMACRO2, is important in epigenetic modification, stem cell function, cell reprogramming and other processes. Gene knockout and over-expression of PpMACRO2 significantly change the number and size of gametophores. These findings provide insights into the role of fungal association and the ancestral gene repertoire in the early evolution of land plants.

植物早期对于陆地的殖民与菌根或类菌根真菌密切相关。目前，我们除了知道真菌在植物适应方面发挥重要作用，植物与真菌互作后所获取的来自真菌的基因是否亦或是如何影响陆地植物的发育的还不清楚。本文中，作者报道了一个苔藓植物中的macro2结构域基因很有可能来源于毛霉菌，该类群包含许多在早期陆地植物中发现的类菌根真菌。试验证据和转录组分析均显示小立碗藓（Physcomitrella patens）中的macro2结构域基因PpMACRO2作用于表观修饰、干细胞功能、细胞重编程以及其它的一些生物学进程。PpMACRO2基因的功能敲除和过表达试验说明其能够影响配子体的数量和大小。综上，本文的研究揭示了在陆地植物早期演化过程与真菌的关联性及古老基因库的作用。

通讯：黄锦岭（http://groups.kib.cas.cn/klpb/hjl/)

个人简介：1984年，河南农业大学，学士；1989年，中科院昆明植物所，硕士；1995年，中科院植物所，博士；2000年，乔治亚大学，博士。

研究方向：1）植物进化基因组学：以生物信息学和进化基因组学为手段，研究真核生物基因组进化过程中的一些关键问题，近期重点研究真核生物各类群之间的关系，内共生的作用，以及主要特有性状的起源在类群适应性进化中的作用。2）青藏高原极端生境植物基因组适应性进化研究：在前期青藏高原特有植物生物地理和蓝藻基因组研究基础之上，下一步进行青藏高原特有高等植物的生态基因组学研究。

doi: https://doi.org/10.1038/s41467-020-15967-6

Journal: Nature Communications

Published date: April 24, 2020

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