植物登陆过程中exocyst复合体的演化

[目的]本文旨在研究植物登陆过程中,植物细胞中囊泡拴系因子复合体exocyst的亚基复制、变异和分化的过程和规律,探索其在植物适应陆地环境中的意义。[方法]以7种代表性的藻类和9种代表性的陆生植物的exocyst复合体亚基序列为基础,采用序列比对、进化分析、保守基序鉴定以及高级结构预测的方法,研究植物登陆过程中,exocyst复合物的不同亚基基因复制、变异及结构演化规律,并以拟南芥为陆生植物代表验证其特有的GroupⅢExo70亚基(Exo70G)的亚细胞定位及其基因在干旱和盐胁迫下的表达。[结果]exocyst复合体的内部亚基(Sec3、Sec5、Sec6、Sec8、Sec10和Sec15)在藻类和陆生植物中拷贝数低且序列高度相似,没有显著变化。2个表面亚基(Exo84和Exo70)在登陆过程中,通过复制和变异导致多样化,特别是Exo70亚基中分化产生陆生植物特有的GroupⅢ类群亚基,其定位在反式高尔基体网络上,在干旱胁迫和盐胁迫下高表达。[结论]登陆过程中,植物exocyst内部亚基的数量及结构并没有显著改变,但是exocyst表面亚基的数量及结构发生显著改变,特别是Exo70亚基分化出陆生植物特有的GroupⅢ(Exo70G)亚家族,对植物适应陆地干旱高盐的环境具有积极意义,是植物适应陆地环境的一种进化策略。

晚泥盆世大陆风化作用增强及其海洋环境效应:来自华南碳酸盐岩锶同位素的制约

上泥盆统弗拉斯阶和法门阶界线附近发生了大规模的生物灭绝,其起因被认为是植物登陆导致的陆地化学风化作用加强及其引起的海洋水体缺氧所致,但其直接证据还比较缺乏。运用广西地区广泛发育的浅海碳酸盐岩中锶元素(Sr)和同位素(^(87)Sr/^(86)Sr)、铀钍比值(U/Th)记录,探究了从中泥盆统到下石炭统的陆地化学风化速率及海水氧化还原条件的变化。研究结果表明,在晚泥盆世(法门阶早期)陆地化学风化作用加强,导致海水中Sr浓度升高,及更富集重的Sr同位素组分;低的U/Th比值也显示该时期水体缺氧严重,海水中U元素被还原到沉积物中,导致海水中的U浓度降低。陆地表面化学风化的加强对晚泥盆世海洋水体氧化还原条件的波动以及海洋生物的灭绝有重要影响。

四亿年以来中国陆地生物群演变及其与环境的关系立项报告

地球陆地生态系统大约从4亿年前开始形成,经历了数次重大的变革,生命演化的许多关键环节也是在陆地上完成的。一些重大的地质环境变化对陆地生物各个类群以及整个生态系统的演化产生了重要影响。我国拥有丰富古生物资源以及涵盖4亿年来各个地史时期的,出露良好且沉积类型多样的陆相和海陆交互相的地层记录。已完成的古生物学领域的两个973项目在古生物学及其相关前沿领域均取得了一系列令国内外关注的重要成果。该申请项目将侧重陆相地层与古生物学综合研究,集中国内优势队伍,充分发挥团队和学科交叉优势,以中国丰富的陆相化石材料和地层为依托,以前期积累的研究成果为基础,重点对约4亿年前植物和脊椎动物登陆以后,中国各主要陆地生物群的演化开展系统深入的研究。首先,将继续加强传统古生物学和地层学的工作,不断完善我国陆相地层的年代框架,为精确的区域和全球对比奠定基础;其次,将通过揭示古生物本身所包含的古环境信息,并结合同位素地球化学、沉积学的工作,对一些关键地史时期的动、植物生活的古环境进行恢复;最后,在以上工作的基础上,进一步对生物演化和环境的关系开展更加深入的研究,重点探索重大全球和区域地质环境事件对植物和脊椎动物登陆、中生代主要动物类群起源和演化、新生代陆地生物群演化及动植物地理区系的形成和演变的影响过程和机理。