Nature子刊重磅中国科学家发现绿色植物的第三个门类，定名为“华藻门”
界-门-纲-目-科-属-种，是目前公认的生物学分类系统。绿色植物现分为两大分支：链型植物（包含轮藻门和所有的...
大约15亿年前的海洋，一些真核生物吞噬光合蓝细菌，发生第一次内共生事件，形成了绿色植物的祖先。而在距今10亿年前，绿色植物祖先进行了一次分化，一部分形成了生活环境主要在海洋的绿藻门分支，另一部分形成了生活环境主要在陆地的链型植物分支。因此，绿色植物长久以来被认为只由链型植物分支和绿藻门分支两大门类构成。
2020年6月22日，国际著名期刊Nature Ecology & Evolution杂志在线发表了深圳华大生命科学研究院联合德国、丹麦与比利时等团队的题为合作题为“The genome of Prasinoderma coloniale unveils the existence of a third phylum within green plants”的研究论文，该研究报道了绿色植物中存在一直以来未被发现的新门类，揭示了绿色植物起源和演化的关键节点，并解释了早期绿色植物进化的分子机制。
图1：绿色植物界新门类-定名为“华藻门”Prasinodermaphyta的系统发育关系。
图2：比较基因组学揭示Prasinoderma coloniale基因构成的特异性。
此外，Prasinoderma coloniale生活在百米的海底，低光照，低二氧化碳，那它是如何获得生长发育所需能量的？该研究团队发现其基因组可以编码大量不同种类的光收获蛋白(LHC)，这些基因的扩张保证了它在深海中依然可以通过光合作用获取足够能量来维持正常生命代谢。不仅如此，Prasinoderma coloniale也拥有独特的碳浓缩机制——同时拥有C3和C4两种机制的使其能够高效的进行碳浓缩以适应深海的低二氧化碳环境 (图3)。
图3：Prasinoderma coloniale同时拥有C3和C4两种碳浓缩机制
通过水平基因转移(HGT)，Prasinoderma coloniale从细菌中获得并保留了完整的天冬氨酸通路 (aspartate pathway) 犬尿素通路 (kynurenine pathway) 用于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)合成，而绿色植物另外两大门类所保留天冬氨酸通路而犬尿素通路发生不同程度的基因丢失现象。这揭示了Prasinoderma coloniale通过HGT获得并保留犬尿素通路可能用于皮考啉酸的合成来适应复杂的海洋环境 (图4)。
图4：Prasinoderma coloniale具有完整的考啉酸合成途径
总之，该研究报道了绿色植物一个全新的门类，将绿色植物从2个门类增加为3个门类，并且证明了华藻门为最早分化的绿色植物分支。同时，该研究通过比较基因组学揭示了其代谢的进化和环境适应机制，对认识整个绿色生命系统起源具有重要的理论和实践意义。
万种植物基因组计划（10KP Project: https://db.cngb.org/10kp/）植物陆地化与早期陆地植物演化专项，专注于绿色植物水生到陆生及早期植物陆地生长适应性的分子机制，已经完成超过100种绿藻和苔藓基因组测序，于2019年12月在Nature Plants（Sibo Wang at. el 2019）分别发表了Mesostigma和Chlorokybus早期轮藻揭示绿色植物陆地化过程中一些重要基因的起源及重要遗传代谢的进化机制。2020年2月共同在Nature Plants共同参与了角苔基因组早期陆地植物进化的发表。
该论文的第一作者为华大生命科学院研究院与丹麦 KU/DTU联合培养博士研究生李林洲和王思博，通讯作者为深圳华大生命科学研究院刘欢研究员，德国科隆大学 Michael Melkonian教授，比利时根特大学Yves Van de Peer教授。该项目得到了农业基因组学国家重点实验室、深圳国家基因库、深圳市科创委的支持。
植物科学最前沿，专注于植物科学前沿进展、资讯、招聘信息的发布及方法软件共享等。投稿及招聘请后台回复“投稿”，均为无偿；商务合作请联系微信ID：zwkxqy ；
关注 植物科学最前沿
微信扫一扫关注公众号
