一个完美的趋同进化案例：德国科学家揭示了苔藓与种子植物调控细胞膜流动性的进化机制学术资讯

来源：植物生物学

2021年1月25日，Nature Plants发表了德国哥廷根大学题为Convergence of sphingolipid desaturation across over 500 million years of plant evolution的研究论文。该文章研究了一个鞘脂脂肪酸不饱和酶编码基因PpSFD介导小立碗藓耐冷性的机制，并与拟南芥AtADS2做了比较，揭示了苔藓与种子植物调控细胞膜流动性的趋同进化机制。

过去二十年，苔藓植物小立碗藓(Physcopirium (Physcopirlla) patens)已经成为研究植物进化发育生物学、植物分子生物学、植物比较基因组学等领域的模型系统。为什么小立碗藓会得到植物科学家们的青睐呢？主要有以下几个方面的原因：（1）苔藓植物具有相对简单的发育模式，其单倍体的配子体在生活史中占主导地位，这使得在研究其基因功能方面具有独特的优势；（2）二十年前，人们发现苔藓植物小立碗藓能够高效地通过同源重组的方式将外源DNA整合到其核基因组中，这使得在小立碗藓中开展反向遗传学实验变得简单易行；（3）小立碗藓是第一个进行基因组测序的非种子植物，加上越来越多的分子遗传学工具成功应用到该研究系统，推动了这一模型系统的应用；（4）小立碗藓具有很强的抗旱、抗冷和抗盐胁迫的能力，也是逆境生物学研究的理想材料。

Fig. 4: Phenotype of P. patens wild type and Ppsfd mutants

在本论文中，作者以小立碗藓为系统，研究了一个鞘脂脂肪酸不饱和酶编码基因PpSFD介导小立碗藓耐冷性形成的分子机制。作者发现在PpSFD基因无功能突变体的脂质谱中缺乏含有单不饱和C24脂肪酸的鞘脂，表现为对冷敏感和对卵菌腐霉易感，表明该基因可能通过修饰磷脂进而影响细胞膜的流动性、参与了小立碗藓的胁迫耐受能力形成。