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Plant Physiology:陆地植物角质层生物合成机制的起源与演化

已有 754 次阅读 2021-1-2 11:32 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Origins and Evolution of Cuticle Biosynthetic Machinery in Land Plants

第一作者Lingyao Kong

第一单位青岛大学

通讯作者Cheng Chang


 Abstract 


背景回顾The aerial epidermis of land plants is covered with a hydrophobic cuticle that protects the plant against environmental stresses.


提出问题:Although the mechanisms of cuticle biosynthesis have been extensively studied in model plants, particularly in seed plants, the origins and evolution of cuticle biosynthesis are not well understood.


主要研究:In this study, we performed a comparative genomic analysis of core components that mediate cuticle biosynthesis and characterized the chemical compositions and physiological parameters of cuticles from a broad set of embryophytes.


结果1-系统发育基因组学Phylogenomic analysis revealed that the cuticle biosynthetic machinery originated in the last common ancestor of embryophytesCoexpansion and coordinated expression are evident in core genes involved in the biosynthesis of two major cuticle components: the polymer cutin and cuticular waxes.


结果2-化学、生理指标Multispecies analyses of cuticle chemistry and physiology further revealed higher loads of both cutin and cuticular waxes in seed plants than in bryophytes as well as greater proportions of dihydroxy and trihydroxy acids, dicarboxylic acids, very-long-chain alkanes, and >C28 lipophilic compounds.


结果3-解释:This can be associated with land colonization and the formation of cuticles with enhanced hydrophobicity and moisture retention capacity.


意义:These findings provide insights into the evolution of plant cuticle biosynthetic mechanisms.


 摘 要 


陆地植物接触空气的表皮组织被一层疏水性的角质层所覆盖,保护植物免受环境胁迫的损伤。尽管角质层的生物合成在模式植物,尤其是种子植物中已经有了比较深入的研究,但是其起源与演化过程还不是很清楚。本文中,作者基于广泛的胚胎植物,对角质层生物合成的核心组分进行了比较基因组研究,并且对角质层的化学组成与生理参数进行了分析。系统发育基因组分析显示角质层的生物合成机制起源于有胚植物的共同祖先。在两种角质层主要成分聚合角质和角质蜡的生物合成核心基因中,共扩增和协同表达的信号非常明显。基于多个物种角质层的化学和生理分析表明,种子植物角质和角质蜡的含量高于苔藓植物;此外,种子植物角质层中,二羟基和三羟基酸、二羧酸、超长链烷烃和>C28亲脂性化合物所占的比例也更大。这可能与陆地植物殖民陆地相关,陆地植物的角质层在殖民陆地的过程中疏水性增强,保湿能力也同时增强。本文的发现为植物角质层生物合成机制的演化提供了新的视野。


 通讯作者 

**常 诚**


个人简介:

2006年,山东农业大学,学士;

2015年,中科院遗传与发育生物学研究所,博士。


研究方向:主要从事麦类作物功能基因组学和小麦抗病抗逆遗传改良研究工作。



doi: https://doi.org/10.1104/pp.20.00913


Journal: Plant Physiology

Published date: Dec, 2020



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