陕西
植物阴离子通道调节其在特定细胞中的浓度，在ABA介导的气孔运动、根系营养吸收、渗透调节、电中性调节和非生物胁迫耐受性等多种生理过程中发挥重要作用。ALMT和SLAC家族是两类主要的阴离子通道家族，然而ALMT和SLAC家族的起源与进化历史尚未明确。
近日，浙江大学农业与生物技术学院张亮生教授团队在Plant Physiology发表了题为“Molecular and phylogenetic evidence of parallel expansion of anion channels in plants”的研究论文，揭示了ALMT和SLAC家族的进化历史及其功能分化。
该研究利用大规模已发表的基因组数据和1KP转录组数据，鉴定了植物中ALMT家族和SLAC家族的同源基因，并对其进行系统发育分析及表达分析。结果表明，ALMT家族可能最早起源于绿藻，而SLAC家族可能起源于更古老的红藻（图1）。在维管组织和根首次出现后，ALMT和SLAC家族在维管植物的共同祖先都经历了复制事件。在种子出现之后，ALMT更是经历多次复制和数目的扩增。在苔藓到蕨类植物的进化过程中，气孔调节经历了一段功能转变期，气孔对环境信号的响应调节变得更加复杂，参与ABA介导的气孔运动SLAC家族基因在这一时期经历了一次复制，似乎为ABA介导的气孔调控的进化铺平道路（图2）。推测在这些进化的关键节点，两个家族基因的显著扩张使得植物更好地适应陆生环境。
图1.植物的ALMT和SLAC家族的进化历史。
对拟南芥，大豆，水稻和玉米ALMT和SLAC基因家族成员的表达分析结果显示在根和生殖器官特异表达的ALMT主要存在于分支2-2中，SLAC主要存在于分支Ⅲ中（图2）。对包括裸子植物、蕨类、石松、苔藓、轮藻在内的5个物种的ALMT和SLAC家族进行表达分析发现，在最古老的有根植物石松Selaginella moellendorffii中，存在ALMT和SLAC基因只在根中特异性表达。这表明其在根中的功能可以追溯到维管植物早期。ALMT基因只在生殖细胞中特异表达的情况最早出现在小立碗藓中。探究ALMT和SLAC基因家族的进化历史和功能分化为植物对陆地的适应提供了有价值的见解。
图2. 植物的ALMT和SLAC家族成员的功能总结（A）及其进化历史模型（B）。
浙江大学农业与生物技术学院张亮生教授、澳洲西悉尼大学陈仲华教授为该论文的通讯作者，浙江大学农业与生物技术学院博士生李珊珊为论文第一作者。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiad687
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