Plant Physiol | 中国科学院武汉植物园陈进明团队揭示隐花色素在被子植物适应水生环境中的重要作用

水生被子植物是一类能够在水体中进行光合作用、生长发育，并适应水淹等胁迫环境的植物，它们在长期演化过程中产生出一系列适应水环境的特性。鉴于水生被子植物在其演化过程中经历了光照和其他环境因素的显著变化，加之隐花色素（CRY）在感知蓝光信号、调节昼夜节律基因以及介导应对非生物胁迫的环境光响应机制中的关键作用，我们有理由推测隐花色素基因家族在这些水生植物中经历了快速演化，以促进它们在复杂的水生环境中生存。然而，之前关于 CRY 蛋白进化适应的研究主要集中在早期绿色植物的登陆过程上，对水生被子植物的关注不足。因此，我们对 CRY 蛋白序列和功能多样性如何与水生被子植物对其水生生态系统的适应之间的关系的理解还十分有限。

近日，中国科学院武汉植物园水生植物研究中心陈进明研究团队在Plant Physiology发表了题为“Origin and evolution of the blue light receptor cryptochromes (CRY1/2) in aquatic angiosperms”的研究论文，揭示绿色植物中CRY基因亚家族的起源，以及其在水生被子植物中的序列进化与适应机制。

通过构建基因组和转录组数据集进行隐花色素基因家族进化分析，并结合四个被子植物表达调控网络分析，研究结果发现：亚家族CRY1起源于种子植物的共同祖先，而亚家族CRY2起源于陆生植物的共同祖先。在被子植物中，水生谱系的CRY1/2序列表现出正向选择，并且CRY2的保守VP基序在两个水生物种中显示出趋同丢失。与蓝光受体（CRY）共表达的基因显示出对水生环境的适应，特别是在应对水淹和渗透胁迫方面。这些发现揭示了CRY1/2的适应性进化，包括其起源、序列和调控网络。此外，这些结果为研究CRY的新功能和调控途径提供了宝贵的见解，并为增强农业植物的生长和适应性提供了潜在目标。

中国科学院武汉植物园博士毕业生卢蓓为本文第一作者，张越助理研究员和陈进明研究员为共同通讯作者，李伟研究员参与指导。该研究得到了国家自然科学基金的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiae568