摘要：近日，中国科学院深圳市仙湖植物园（以下简称“仙湖植物园”）研究团队取得重要进展，为苔藓植物的基因演化与环境适应机制研究带来重大突破，两篇研究成果分别发表于国际顶级期刊《自然-遗传学》（Nature Genetics）和《自然—通讯》（Nature Commun

你注意过墙角、石头上那些绿茸茸的苔藓吗？它们其貌不扬，却是植物界深藏不露的“生存大师”！最近，深圳的科学家们揭开了它们的秘密。

近日，中国科学院深圳市仙湖植物园（以下简称“仙湖植物园”）研究团队取得重要进展，为苔藓植物的基因演化与环境适应机制研究带来重大突破，两篇研究成果分别发表于国际顶级期刊《自然-遗传学》（Nature Genetics）和《自然—通讯》（Nature Communications）上。

苔藓拥有更庞大的基因“工具箱”

“苔藓植物中‘特有’及‘谱系特异’基因家族的数量，平均为维管植物（如树木、花草）的两倍以上。这些基因是苔藓抗旱、防紫外线、抵抗病菌的‘法宝’，帮助它们在艰苦环境中生存。”仙湖植物园董珊珊博士介绍。

9月22日，由仙湖植物园牵头、联合国内外多家单位完成的重要研究，以“苔藓植物比维管植物具有更丰富的基因多样性”为题，发表于《自然-遗传学》。该研究首次系统性地揭示，苔藓植物在基因家族层面比维管植物具有更丰富的多样性，改变了认为苔藓“原始、简单”的传统看法。

研究团队对123种苔藓植物（包括苔类、藓类和角苔类）进行了高质量基因组测序，构建了全球首个苔藓“超级泛基因组”平台（www.bryogenomes.org），涵盖47个苔藓植物目级代表类群，填补了陆生植物演化谱系中的多项空白。研究结果表明，尽管苔藓植物的基因组较小，但其基因家族的种类总量却超过维管植物。

“值得注意的是，苔藓还特别擅长‘借基因’。有些借来的基因能抗菌抗虫，有的还能合成有用物质，未来有望用于农业害虫防治。”仙湖植物园董珊珊博士表示，例如，研究中发现了3类新的抗病基因受体，有望成为培育高抗病性农作物的重要基因资源。

研究发现，苔藓植物中存在大规模的水平基因转移（HGT）现象，即从其他微生物（如细菌、真菌、病毒）获取基因。平均每个苔藓基因组中含有约229个“外源基因”，显著高于维管植物的平均水平（163个）。部分基因具有重要的生态功能，如抗菌、抗虫，甚至参与关键次生代谢产物的合成。研究还发现了苔藓植物独特的抗虫基因资源与免疫机制，其中源自真菌的抗虫蛋白基因家族（FBT）表现出显著杀虫活性。

苔藓吸收铁元素的基因是“借”来的

另一项研究则揭示了苔藓如何利用基因来吸收铁元素，这对植物生长至关重要。

苔藓有一种叫做NAS的基因，能帮忙制造一种像“吸铁石”一样的物质，有效捕获土壤中的铁供自己使用。此前，科学家认为这个基因是植物所固有的。

9月22日，仙湖植物园与美国康涅狄格大学共同主导，联合多国科研人员在《自然—通讯》发表了题为“植物通过水平基因转移多次独立获得一个金属载体合成基因”的研究论文。该研究首次系统阐明了苔藓植物中尼克酰胺合成酶基因（NAS）的演化历程，指出该关键基因在苔藓中的分布并非源自共同祖先，而是通过多次独立的水平基因转移（HGT）事件引入。这一发现不仅挑战了传统植物系统发育的认识，也为理解早期陆生植物如何适应缺铁环境提供了新线索。

铁是植物生长必需的微量元素。尼克酰胺（NA）作为一种金属螯合剂，可与铁离子结合，帮助植物在缺铁环境中维持平衡。

研究团队基于130余种苔藓植物的基因组数据，发现苔藓植物中的NAS基因并非源自单一祖先，而是通过至少五次独立的NAS基因转移事件从不同的微生物供体获得，而这些事件涉及不同的苔藓谱系及其微生物供体。

“这项发现改变了以往的认知，我们看到苔藓为了适应陆地环境，积极从微生物界‘获取’关键基因。这些基因丰富了苔藓植物的基因库，增强了它们的适应能力。”仙湖植物园刘阳博士说。研究表明，这种“借基因”的方式使苔藓植物能够快速适应不同的生态环境，特别是在铁贫乏的地区生存下来。

仙湖植物园苔藓研究处于领先地位

一直以来，仙湖植物园在苔藓研究领域有着深厚积累与领先地位。

该园先后引种与保育了 200 余种苔藓植物，包括来自极地、高原和荒漠等极端生境的物种；建成了全国首个专门用于苔藓景观展示与保育的园林景观 ——“幽苔园”；系统开展了多领域的苔藓研究工作，涵盖多样性调查、分类学、分子系统学、逆境适应、基因功能及基因组学等领域，率先建立并发布了藓类和苔类的目级系统框架；在苔藓科普领域有许多独创成果，在国内外有重要影响力。

此次同时在两个国际著名期刊发表的研究成果，不仅为理解植物适应陆地环境提供了新的遗传视角，也为农业抗逆基因筛选、环境恢复和生态监测等应用提供了关键资源。

来源：读创网