3亿多年前，当恐龙漫步地球时，裸子植物进化为第一批具有种子的植物，并改变了地球上的生命。如今，人们在食物、燃料、药物等方面严重依赖种子。尽管如此，科学家们对于驱动种子进化的基因的理解仍然不完全透彻。

现在，来自纽约植物园（New York Botanical Garden, NYBG）和其他研究机构的科学家分析了20个植物物种的转录组，揭示了可能影响种子产生进化的基因。这项研究结果于今日发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上，可能有助于科学家们设计或培育具有更高种子质量的植物。“这种用于理解跨植物物种种子发育的遗传资源，不仅可以帮助科学家们提高各种作物的种子特性，还可以提供工具来保护和繁殖面临灭绝风险的植物，包括这些宝贵的活化石，”该研究的合作者、纽约大学（New York University, NYU）和纽约植物园的生物学家Veronica Sondervan在一份新闻稿中表示。

研究人员比较了银杏（Metasequoia glyptostroboides，水杉）等裸子植物、一些被子植物和蕨类的转录组，以更好地理解促进植物种子进化的遗传驱动因素。

为了确定影响跨植物类群种子进化的基因，研究人员决定对植物基因组进行测序。“既然科学家们可以对任何基因组进行测序，那么问题就变成了应该对哪些物种进行测序，以及为什么？”纽约大学的植物系统生物学家、研究合作者Gloria Coruzzi说。

Coruzzi和她的同事们专注于不产生花的裸子植物、开花并产生种子的被子植物以及不产生种子的蕨类植物。他们从前两组植物中收集了发育中的种子，即胚珠和叶子，以及从蕨类植物中收集了孢子，并使用深度RNA测序获得了这些植物的转录组。

研究人员随后将这些基因表达数据与植物的进化历史相结合，并确定了近20,000个共享基因，或直系同源基因，可能影响了种子的进化。他们绘制了在叶子和胚珠发育过程中表达不同的基因，并鉴定了与胚珠相关功能相关的已知基因的直系同源基因。这帮助他们确定了大约4,000个可能对胚珠发育产生最大影响的候选基因。

为了证实其中一些基因在产生种子中的作用，Corruzi和她的同事们分析了这些基因的表达是否与胚珠发育过程中功能的变化相对应。原位杂交显示了某些被测基因的组织特异性表达。虽然这些基因在胚珠中表达，但叶子和花粉的表达水平并没有达到相同的水平，突出了它们在胚珠发育中的作用。

纽约植物园的植物学家和植物基因组学研究员Barbara Ambrose表示：“这项研究突出了生物多样性在回答基本问题方面的力量。我们丰富的活体植物收藏，以及靠近我们收藏的现代实验室来处理样本，对于分子生物多样性研究至关重要。”

（背景延伸：裸子植物和被子植物是种子植物的两大类。裸子植物的种子裸露，不被果皮包裹，如松树、柏树等；被子植物的种子则被果皮包裹，形成果实，是植物界中最为繁盛的一类。蕨类植物则属于孢子植物，通过孢子繁殖，不产生种子。《自然》杂志2011年发表的一项研究表明，种子植物和被子植物中存在祖先多倍体现象，这可能与它们的进化和适应性有关（Jiao Y, et al. Nature. 2011;473(7345):97-100）。)

（背景延伸：转录组是指特定细胞或组织在特定时间点所表达的全部RNA分子的集合，通过分析转录组可以了解基因的表达情况，从而揭示生物体的生命活动规律。RNA测序（RNA-seq）是研究转录组的主要技术手段，通过对RNA分子进行测序，可以定量分析基因的表达水平。《自然通讯》杂志2025年发表的该研究，利用转录组分析方法，鉴定了调控胚珠发育的关键基因（Sondervan VM, et al. Nat Commun. 2025）。)

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