植物陆地化起源时的一次单一遗传创新

大约4.5亿年前，使植物得以首次登陆的功能创新究竟如何演化而来，至今仍令人困惑。在此，我们表明，单一酶家族的获得对于其中两项创新的演化具有关键作用：其一是角质层，它保护植物免于脱水和紫外线伤害；其二是促进水分和养分吸收的丛枝菌根共生。 我们表明，具有功能性磷酸酶结构域的甘油-3-磷酸酰基转移酶（p-GPATs）与角质层和共生现象同时出现在最早的陆生植物中。对地钱类植物Marchantia paleacea中两个p-GPAT的突变，足以同时消除角质层形成和AM共生，并导致显著的发育缺陷。我们提出，陆生植物中p-GPAT的演化是一种“一石二鸟”式的创新，它将细胞内脂质转运至细胞外空间，并为两种对登陆至关重要性状的演化提供了一条简明路径。

植物在4.5亿年前首次登陆过程中所依赖的功能创新是如何演化而来的，至今仍令人困惑。在此，我们表明，单一家族酶的获得对于其中两项创新的演化具有关键作用：其一是角质层，它保护植物免于脱水和紫外线伤害；其二是丛枝菌根共生，它促进水分和养分的吸收。我们表明，具有功能性磷酸酶结构域的甘油-3-磷酸酰基转移酶（p-GPATs）在最早的陆地植物中演化出现，并且与角质层和共生关系同时出现。对地钱植物Marchantia paleacea中两个p-GPAT基因的突变，足以同时消除角质层形成和AM共生，并导致显著的发育缺陷。我们提出，p-GPATs在陆地植物中的演化是一项“一石二鸟”式的创新，它将细胞内脂质转运至细胞外空间，并为两种对登陆至关重要性状的演化提供了一条简明路径。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.14.744897v1?rss=1

🏷️ 植物陆地化 角质层 丛枝菌根共生 p-GPAT 进化创新