光明日報上海11月7日電（記者顏維琦）我們(men) 身邊有形形色色的植物，其中絕大多數屬於(yu) 能夠開花結果的種子植物。據估計，目前世界上的植物種類高達30多萬(wan) 種，其中2/3屬於(yu) 種子植物。最早的種子植物出現在3.6億(yi) 年前的泥盆紀，然而直到數千萬(wan) 年之後的石炭紀末期，種子植物才開始崛起，並逐漸在二疊紀末期取代蕨類植物成為(wei) 地球的霸主，地球也因此進入中生代。然而，種子植物為(wei) 什麽(me) 會(hui) 在古生代晚期開始崛起？至今，這仍是未解之謎。6日，國際學術期刊《自然·植物》在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心晁代印研究組聯合湖北大學生命科學學院呂世友研究組合作完成的一項研究，該研究首次從(cong) 特化細胞壁進化的角度揭示種子植物崛起的奧秘。

　　根係是植物吸收和運輸水分及礦質營養(yang) 的關(guan) 鍵器官，在植物演化過程中扮演重要作用。早在種子植物形成之前，根就在石鬆植物、蕨類植物和種子植物的共同祖先中出現了，但其結構和功能一直處於(yu) 進化之中。合作課題組利用18個(ge) 不同進化節點中的代表性植物物種，係統開展根係內(nei) 皮層凱氏帶和木栓質片層起源的研究。該研究發現，凱氏帶存在於(yu) 包括石鬆類、蕨類、裸子植物以及被子植物在內(nei) 的所有維管植物，而木栓質片層僅(jin) 存在於(yu) 包括裸子植物和被子植物在內(nei) 的種子植物中。這些證據表明，凱氏帶起源於(yu) 所有維管植物的共同祖先，而木栓質片層則在更晚的種子植物共同祖先中才被進化出來。這一結果推翻了植物學界長期以來關(guan) 於(yu) 木栓質片層和凱氏帶共同起源的觀點，為(wei) 研究木栓質片層的進化提供了新視角。

　　該研究的分子進化分析發現，大部分木栓質形成相關(guan) 基因在種子植物的共同祖先中出現了大規模擴張，導致了基因功能的創新，使得原本沒有木栓質合成能力的基因獲得了合成木栓質的功能。研究者利用木栓質缺失的遺傳(chuan) 材料，發現缺失了木栓質的擬南芥對於(yu) 幹旱更為(wei) 敏感，並隨後揭示木栓質片層對於(yu) 植物維管水分的運輸效率具有極其重要意義(yi) 。而與(yu) 此結果一致的是，地質學家早就發現種子植物崛起、蕨類植物衰落的古生代末期，正是地球從(cong) 濕潤轉入幹旱的時期。

　　據此，研究者們(men) 提出了一個(ge) 全新的種子植物崛起模型：石炭紀濕潤的氣候下沒有木栓質片層的蕨類植物水分和營養(yang) 吸收效率更高，更能適應當時的環境，因此更為(wei) 繁榮；而在石炭紀晚期開始的幹旱氣候下，進化出了木栓質片層的種子植物具備了更高效的水分運輸效率，具有了更強的幹旱適應能力，從(cong) 而能夠逐漸取代蕨類植物，成為(wei) 地球表麵的霸主。

　　該研究不僅(jin) 揭示了凱氏帶和木栓質的起源之謎，並且從(cong) 一個(ge) 嶄新的角度首次證實，木栓質的出現是促進種子植物崛起的驅動力。此外，研究發現了木栓質片層在植物應對幹旱等逆境脅迫中發揮的重要作用，對提高植物的抗旱性、解析植物耐鹽耐旱機製以及研發抗旱新品種等具有重要價(jia) 值。

　　《光明日報》（2023年11月08日 10版）