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格桑花种子可以直接撒吗 植物是怎样传播种子的

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植物如何传播种子(格桑花种子可以直接播种吗)
植物|陆生植物器官发生、繁殖和进化的“遗传密码”2021-07-19 23: 14 Bioart植物编辑|王毅
植物从水生到陆生的进化使地球的生物圈更加丰富多彩 。与低等藻类相比，陆生植物可以三维生长，进化出复杂而特殊的器官[1] 。例如，根系的进化使植物能够附着在土壤上并吸收养分，提高了它们在干旱环境中的生存能力；生殖结构的进化促进了植物长距离运输和传播种子，并更有技巧地受精[2，3] 。基因特异性表达在不同植物器官的建立和功能中起着重要作用[4，5]，但尚未得到广泛而系统的研究 。通过对拟南芥、玉米等模式植物的研究，以及活细胞成像技术的进步，研究人员发现了钙信号在植物双受精中的重要作用最近，来自新加坡南洋理工大学，葡萄牙里斯本大学，包括德国科隆马克斯·普朗克植物育种研究所在内的许多团队合作发表了一篇题为《比较转录组分析揭示强调有机发生的管理程序》的文章，并在植物学权威杂志《自然植物》上发表 。在Action Land Plants的研究论文中，首次系统分析了几种代表性陆生植物的转录组，报道了数百个器官特异性基因表达组 。，但我们对配子形成及其功能分子基础的认识还不够全面 。目前，对基因进化和功能的研究主要基于基因组数据的分析，但仅靠基因组数据无法揭示不同序列基因的功能，也没有对陆生植物的器官和组织特异性转录组进行深入的比较分析 。
[6]
在这项研究中，研究人员首先构建了10种进化中具有代表性的植物的基因表达图谱，包括苔藓植物(加拿大野生稻)、甘薯苔藓、石松卷柏、裸子植物(银杏和云杉)、被子植物的姊妹系(香樟)、单子叶植物(水稻和玉米)和双子叶植物(拟南芥和番茄) 。通过将公布的RNA-seq数据与EVOREPRO生成的fastq文件相结合，生成了表达矩阵 。为了进一步分析，解剖的样品进一步分成十类:花、雄性器官、雌性器官、种子、孢子、叶、茎、顶端分生组织、根分生组织和根 。考虑到器官和细胞特异性表达的基因通常在器官和细胞类型的建立和功能中起主要作用，研究人员计算了每个基因的特异性程度(SPM)，并进行了拟南芥的植物本体注释(PO)测试，发现这些基因的PO注释与指定的器官相对应 。在比较了不同植物器官特异性基因的比例后发现，器官特异性基因是转录组的重要组成部分，雄性器官和根样本的转录组相对更加特化 。
随后，作者探索了器官特异性基因模式在不同物种之间是否保守，并使用Jaccard距离方法研究了哪些器官特异性表达相似的基因簇 。结果表明，不同植物不同器官中的相似基因簇是不同的，研究人员选择了器官特异性表达的相似基因簇进行进一步分析 。为了探讨相似基因簇现象与这些基因表达模式之间的相关性，作者使用了《植物1000个初级转录组》中系统发育和物种树上代表物种的23个蛋白质组，通过Orthofinder(v.2.4.0)获得相似基因簇，并通过系统分类学估计其年龄，发现相似基因簇分布相似，大多数相似基因簇处于进化分类中 。为了研究不同系统层的不同表达趋势是否存在差异，使用RNA-seq数据调查了至少两个物种的相似基因簇，发现了一个有趣的模式 。随着系统层年龄越来越小，相似的基因簇变得越来越器官特异性 。随后，研究人员确定了每个器官的特定相似基因簇，并研究了它们在植物进化过程中出现的时间 。发现古代器官的相似基因簇在进化中表现出更广泛的表达，而年轻器官的相似基因簇很少存在 。在动物中的研究表明，新基因往往优先在雄性生殖组织中表达[7]，这项研究的数据表明，雄性样本表达年轻基因在植物界也很常见 。
为了更好地理解相似基因簇的盈亏和现有基因功能的共同选择对植物适应陆地环境的影响，研究人员首先分析了物种树的每个进化节点中器官特异和普遍存在的基因的富集或缺失，发现陆生植物分化前出现的基因普遍存在基因富集，而陆地殖民期间出现的基因普遍存在基因缺失 。同时，叶片中的特异性基因在进化节点和种特异性节点中富集，而在种子植物的种特异性节点中衰竭 。仔细分析不同器官的差异，发现陆生植物分化前的进化节点中似乎就存在器官特异性遗传程序，单世代似乎是基因家族增益较多的群体 。基因的进化直接影响功能的进化 。研究发现，大多数器官特异的相似基因簇出现在进化的早期，在陆生植物分化和大多数器官建立之前 。为了进一步分析器官特异性相似基因簇和共同表达基因簇之间的进化差异，研究人员计算了每个单拷贝群体的非同义替换和同义替换比率(dN/dS)，并分析了年龄与群体进化的关系 。发现单子叶植物似乎比裸子植物进化得快，而裸子植物比被子植物进化得快 。

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