武汉植物园裸子植物Rubisco酶的分子进化研究获进展

基于rbcL序列利用“宽松分子钟”模型重建的裸子植物系统发育关系图

　　近日，在武汉植物园种群遗传学学科组组长、中国科学院“百人计划”王艇研究员指导下，武汉植物园森林博士等人与国外专家Mario A Fares研究员、中山大学生命科学学院苏应娟教授课题组合作，在裸子植物Rubisco酶的分子进化研究方面取得重要进展。研究发现裸子植物3个科（罗汉松科、三尖杉科和红豆杉科）植物的Rubisco大亚基在漫长的地质历史时期内伴随着大气CO2浓度的改变发生了复杂的适应性进化。

　　为深入了解Rubisco酶的分子进化，他们以裸子植物3个科（罗汉松科、三尖杉科和红豆杉科）的rbcL基因为对象，利用“宽松分子钟”模型重建了物种系统发育关系，在时间尺度下开展了适应性进化和共进化分析；发现伴随着历史上大气层中CO2浓度的变化，RbcL亚基的部分位点受到了持续正选择，其中一些位点位于Rubisco酶大、小亚基的接触面上，而另一些位点则位于该酶及其活化酶接触面附近，这些结果说明Rubisco酶为了应对大气层CO2浓度的改变而发生了持续性的适应调整，期间还伴有Rubisco活化酶发生的共进化。

　　更重要的的是，RbcL亚基内存在着氨基酸位点共进化网络，其中6个核心位点曾经遭受过正选择，说明Rubisco大亚基可通过不同氨基酸位点的共进化改变其功能和结构，进而发生适应性进化。

　　这些结果不仅对理解Rubisco酶与环境因子的相互作用具有重要意义，而且有助于认识与Rubisco酶相关的功能网络。

　　该研究结果已于近日发表在国际重要学术刊物Biology Direct 上。