南京农业大学研究论文登上Cell头条

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

近日，南京农业大学的一项研究登上了Cell Press头条。

该论文以：Evolution of protein domains and protein domain combinations provides insights into the origin and diversification of land plants 为题，2025 年 12 月 29 日在线发表于 Cell 子刊 Cell Genomics 上。南京农业大学薛佳宇副教授、Yves Van de Peer教授及根特大学Li Zhen为论文共同通讯作者。

虽然基因是DNA水平上的基本基因组单位，但在蛋白质水平上，蛋白质结构域（由保守的氨基酸序列组成）才是决定功能的基本单位。目前公认的结构域被认为源自古老的单外显子基因。一个结构域可以构成单独的蛋白质，和/或与其他结构域结合形成包含多个结构域的嵌合蛋白，从而通过结构域重排，不同的结构域组合使多种蛋白质功能得以进化。

在这项研究中，研究团队从涵盖所有主要植物谱系的 446 个基因组中识别出了所有的蛋白质结构域及结构域组合。研究团队在陆生植物中发现的结构域和结构域组合比在藻类中发现的多。在轮藻植物早期进化过程中获得了许多新颖的“核心”蛋白质结构域，极大地丰富了基因组工具包，使植物能够从单细胞组织向多细胞组织转变，并适应陆地生活。

在征服陆地之后，陆生植物中祖先核心结构域的数量持续减少；相反，获得的非核心结构域数量不断增加，再加上结构域重组活动的增强，产生了各种新的结构域组合，从而扩大了蛋白质的多样性。

研究团队推测，失去现有的遗传元件（核心结构域）并非总是有害的，因为这可能会减少物种的进化限制，为生物创新（物种形成）和适应不断变化的环境铺平道路。

该研究的亮点：

• 对 446 种植物基因组的比较分析揭示了结构域进化模式；

• 早期密集的结构域获得丰富了植物陆地适应的遗传工具包；

• 核心结构域的持续丢失可能释放了现有的进化限制；

• 非核心结构域的获得和结构域重排扩大了陆生植物蛋白质的多样性。

论文链接：

https://www.cell.com/cell-genomics/fulltext/S2666-979X(25)00363-5