研究人員發現開花植物主宰生態系統的機制

編譯：串麗敏 北京市農林科學院農業信息與經濟研究所

開花植物是如何迅速主宰全世界各個生態系統的呢？近日，科學家們找到了這個問題的答案。該篇文章發表於《PLOS Biology》上，指出已有研究發現開花植物的細胞比其他主要植物類群的細胞要小，而且其細胞體積之小是因為基因組的體積大大減小了。

開花植物是我們食物體系的基礎。開花植物的種類之多、生長之茁壯，令人嘆為觀止，200多年來，科學家一直在思索其中的原因。

在過去30年里，研究人員已經證明，開花植物的光合作用率舉世無雙。這使得它們能夠以更快的速度生長，並勝過曾主宰生態系統達數億年之久的蕨類植物和松柏科植物。開花植物代謝成功的秘訣是它們特殊的葉子有利於更快進行水分輸送和二氧化碳吸收。但是，開花植物又是如何得以構造出能夠進行高速蒸騰作用和光合作用的葉子的呢？

這項新研究向我們介紹了一種機制。通過查找數據文獻，作者認為開花植物結構上的創新與基因組大小有直接關聯。

植物的每個細胞都必須含有這種植物的一套基因組，基因組更小就可以使細胞變得更小，而如果細胞更小，那麼一定空間內可以容納的細胞（比如那些專門負責光合代謝以及水和養分運輸的細胞）就更多。此外，通過縮減每個細胞的體積，水和養分的運輸就可以變得更加高效。

研究人員對比了數百種物種後發現，基因組變小始於約1.4億年前，時間上剛好與最早的開花植物在全世界的蔓延重合。研究人員表示，「開花植物是地球上最重要的植物種群，現在我們終於知道它們為什麼如此繁盛了。」

儘管研究解決了一個重大問題，但也帶來了更多的問題。與其他植物種群相比，為什麼開花植物基因組能縮小得更多？開花植物在基因組結構和配置方面有哪些創新？蕨類植物和松柏科植物的基因組和細胞很大，它們又是怎樣成功免於滅絕的？這些問題仍然值得深入研究。（來源：PLOS Biology北京市農林科學院農業信息與經濟研究所報道）

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