植物

現(xiàn)代輪藻植物群的起源

輪藻是一類沉水生長的、肉眼可見的大型綠藻類。輪藻的外觀有些類似維管植物的木賊類：具根狀假根和按一定間隔出現(xiàn)的輪生分枝，直立的圓柱形中軸外圍以由小細(xì)胞組成的鞘。輪藻形成碳酸鈣沉淀，這些沉淀可形成湖泊鈣質(zhì)泥灰?guī)r的主要成分。在距今10 億年前，綠藻中產(chǎn)生了生活環(huán)境主要在淡水的輪藻類分支。輪藻完成了從海洋到淡水的過渡后，照亮了綠色植物陸地化的過程。輪藻的化石主要為藏卵器，最早的記錄可以追溯到泥盆紀(jì)，在漫長的地質(zhì)歷史中有過多次興衰。在侏羅紀(jì)晚期至白堊紀(jì)早期，陸地湖盆系統(tǒng)發(fā)生了全球性擴(kuò)展，由此輪藻植物群得到了發(fā)展，棒輪藻科逐步擴(kuò)大，并占據(jù)主導(dǎo)地位。晚白堊世早期（塞諾曼期至土倫期），連續(xù)的輪藻化石記錄十分匱乏，但是該時(shí)期卻是輪藻演化史上的一個(gè)重要時(shí)期，因?yàn)橥戆讏资劳砥冢才似谥榴R斯特里赫特期）棒輪藻科幾乎被輪藻科取代，并與現(xiàn)代輪藻植物群面貌相似。近期，研究者通過對松遼盆地土倫期至圣通期的輪藻植物群的研究發(fā)現(xiàn)，棒輪藻科在土倫期至圣通期已失去其在早白堊世的主導(dǎo)地位，輪藻科開始占據(jù)優(yōu)勢，這比以前的認(rèn)識向前推進(jìn)了800 萬年。該時(shí)期松遼盆地含輪藻的沉積相主要為大型淺水、永久性淡水湖泊和沼澤環(huán)境，與全球大多數(shù)地方的咸水沉積不同，這也解釋了該時(shí)期輪藻植物群在松遼盆地繁盛的原因。

（ReviewofPalaeobotany andPalynology,https：//doi.org/10.1016/j.revpalbo.2019.104154）

香氣有助植物抗寒

香氣和抗寒兩者看似風(fēng)馬牛不相及，但研究者發(fā)現(xiàn)，香氣能夠有效調(diào)控植物的抗寒性。增加植物中一些香氣物質(zhì)的聚集，能夠提升植物抗寒性，反之，會使植物抗寒性顯著降低。這改變了人們對于香氣物質(zhì)的傳統(tǒng)認(rèn)識。該研究發(fā)現(xiàn)，不具揮發(fā)性的橙花叔醇糖苷能夠參與調(diào)控茶樹的抗寒性，并鑒定到可將橙花叔醇從可揮發(fā)形態(tài)轉(zhuǎn)化為不具揮發(fā)性的結(jié)合態(tài)的關(guān)鍵酶基因。橙花叔醇在植物抗寒中有兩種作用，一種是能夠轉(zhuǎn)化為橙花叔醇糖苷，直接提升植物清除自由基的能力，進(jìn)而提高抗寒性，另一種是作為信號物質(zhì)，激發(fā)茶樹自身的抗寒機(jī)制，從而提升抗寒能力。該項(xiàng)研究不僅為茶樹體內(nèi)橙花叔醇糖苷的調(diào)控提供了理論依據(jù)，也率先發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性香氣物質(zhì)可通過糖苷化作用或作為信號物質(zhì)參與調(diào)控茶樹低溫脅迫的新功能，為植物抗寒性研究提供了新思路。

（NewPhytologist 2019，doi：10.1111/nph.16364）

銀杏的長壽秘訣

銀杏是著名的活化石，其家族可以追溯到2 億多年前。不僅如此，銀杏還是植物界的長壽之王，壽命可達(dá)幾千年。為了探索銀杏的長壽機(jī)制，研究者選用銀杏樹干維管形成層為主要研究材料，綜合運(yùn)用細(xì)胞學(xué)、生理學(xué)、多組學(xué)和分子生物學(xué)等手段，揭示了銀杏古樹長壽的內(nèi)在機(jī)制。樹木生長主要來源于頂端分生組織和側(cè)向維管形成層的分裂分化，但樹木生長到一定年齡以后就不再長高，因而無法反映年齡的變化。樹木主干維管形成層每年都能分裂分化出新的韌皮部和木質(zhì)部，維系著樹體的生長，是研究古樹長壽機(jī)制的理想材料。該研究在銀杏葉片衰老過程以及更多年齡段的其他銀杏植株中，進(jìn)行了相關(guān)基因的驗(yàn)證。這些形態(tài)、生理和分子水平上的結(jié)果揭示，銀杏古樹在整體上仍處在健康的成年?duì)顟B(tài)，依舊保持"青春活力"，尚未進(jìn)入衰老階段。銀杏古樹維管形成層細(xì)胞的持續(xù)分裂能力，在避免衰老過程中發(fā)揮了重要作用。銀杏古樹可能通過持續(xù)合成木質(zhì)素等物質(zhì)，增加樹干的密度和強(qiáng)度，以支撐不斷增粗的樹體，同時(shí)通過大量R 基因的持續(xù)表達(dá)，以及積累具有特殊保護(hù)功能的代謝物來提高樹體抗性，抵抗各種生物和非生物脅迫，從而大大延長了樹體的壽命。銀杏古樹長壽并非某單一的長壽基因調(diào)控，而是生長與衰老過程中多個(gè)因素綜合平衡的結(jié)果。

（PNAS 2020，117：2201-2210）