光是重要的环境因素之一，不仅为植物的生长发育提供能量，而且光信号还可以调控植物的生长和发育过程。从真核藻类到陆地植物，植物的起源和扩张经历了剧烈的环境变化，包括从深海到浅水区，从水生环境到陆地环境等。在不同的环境下，光的强度和波长分布也显著不同。为了响应不同的光照条件，植物进化出各种感知和转导特定光信号的系统，包括 UV-B的感知和信号传递，以及红光/原红光的感知和信号传递。目前，研究人员已对光信号感知和传递相关的分子机制进行了深入研究，然而对光的感和相关信号通路的确切起源和演变仍不十分清楚。

近日，Molecular Plant 在线发表了北京大学邓兴旺教授团队和南京师范大学钟伯坚团队题为Origin and evolution of core components responsible for monitoring light environment changes during plant terrestrialization的研究论文，揭示了植物光感知和信号转导核心组分的起源和演化。该研究利用已有的基因组和转录组数据，鉴定了光的感知和信号转导核心组分的直系同源基因，并重新构建了其进化历史。研究结果表明，在新的环境中对不同光质分布的适应导致了植物中特定光信号传导途径的起源。植物从深海到浅水区的过车中进化形成了UVR8 (UV Resistance Locus 8) 信号途径，以应对外界环境的紫外线B（UV-B）。随后，在以红光为主的环境中，植物进化形成了植物色素信号传导途径。而幼苗的出苗由光和植物激素信号介导，以协调植物生长模式的转变，该信号途径起源于种子植物出现之前。该研究还发现，尽管在植物和动物界分化之前已经存在隐花色素和E3泛素连接酶系统的一些关键组分，但在植物向陆地的进化中，光的感知及其下游信号转导组分（包括转录因子和E3泛素连接酶系统）是共同进化的。因此，该研究系统分析了植物光感知和信号转导组分的起源和进化，研究结果为光信号途径和光形态建成相关的研究提供了新的借鉴。

北京大学邓兴旺教授、南京师范大学钟伯坚教授和北京大学何航副研究员为该论文的通讯作者，博士生韩雪为一作者。

论文链接：

https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(19)30135-2