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基因研究显示并非所有植物都依赖光合作用来获取营养

植物叶子的绿色提醒我们,地球上生命的能量最终来自于光合作用过程中的太阳。但是新的研究表明,一些兰花完全丧失了光合作用的能力。看来太阳不是唯一的出路。

美国西弗吉尼亚大学的Craig Barret和Brandon Sinn以及美国农业部的Aaron Kennedy已经深入研究了一组特殊的“异养”植物的基因组:无叶兰属Hexalectris。

如果植物不直接从太阳获得能量,则称植物是异养的。它们包括食虫物种,以死物质,寄生虫和共生物为食的物种,以及在其他植物上生长但不从中摄取营养物质的附生植物。

九种Hexalectris似乎大部分,并且在不同程度上已经转变为myco-heterotrophic生活方式,这意味着它们寄生真菌并以它们产生的营养为食。在更普遍的兰花中,据估计约有30种物种已经过渡。

这种非光合作用策略消除了产生光合作用装置的基因的进化选择压力。

Barret和他的同事们想知道这种选择压力的缺乏在多大程度上导致了光合基因的丧失,因为目前还不清楚9种物种中有多少已转变为完全的myco-heterotrophy,还有多少仍然部分依赖于太阳。

为了测量这一点,他们研究了塑性体 - 在植物细胞中发现的一种小细胞器的基因组,称为质体 - 所有九种Hexalectris 物种。质体通常充满叶绿素(使其成为叶绿体),并且是光合作用过程的场所。

发表在“ 分子生物学与进化 ”杂志上的研究人员的研究表明,在过去的1000万到3000万年间,至少有四只,也许五只兰花已经失去了光合作用所必需的基因。

有趣的是,这似乎每次都独立发生。研究人员提出,所有年轻的兰花植物在发育光合作用能力之前都会以这种方式进食,从而促进了对myco-heterotrophy的飞跃。

事实上,只有一个小属的许多物种已经摆脱对光合作用的依赖,这对兰花以及所有植物都有着更广泛的影响。

作者写道:“我们前所未有地发现了单个属中完全myco-heterotrophic生活方式的多重,独立转变”,这表明土地植物之间的这种转变的数量可能被低估了。

似乎比我们怀疑的更多的植物来避开太阳。

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