Эволюция растений

подмножество эволюционных явлений, касающихся растений Кладограмма эволюции растений

Эволюция растений - это подмножество эволюционных явлений, касающихся растений. Эволюционные явления - это характеристики популяций, которые описываются средними, медианами, распределениями и другими статистическими методами.. Это отличает эволюцию растений от развития растений, раздела биологии развития, который касается изменений, через которые люди проходят в своей жизни. Исследование эволюции растений пытается объяснить, как нынешнее разнообразие растений возникло в течение геологического времени. Он включает изучение генетического изменения и последующей вариации, которая часто приводит к видообразованию, одному из наиболее важных типов излучения в таксономические группы, называемые кладами. Описание излучения называется филогенезом и часто представлено в виде диаграммы, называемой филогенетическим деревом.

• 1 Эволюционные тенденции
• 2 Полиплоидия
• 3 Фотосинтез
  • 3.1 Цианобактерии и эволюция фотосинтеза
  • 3.2 Симбиоз и происхождение хлоропластов
• 4 Эволюция регуляции транскрипции растений
• 5 См. Также
• 6 Ссылки
• 7 Внешние ссылки

Различия между физиологией и воспроизводством растений и животных вызывают незначительные различия в том, как они развиваются.

Одним из основных отличий является тотипотентная природа растительных клеток, что позволяет им размножаться бесполым путем намного легче, чем большинству животных. Они также способны к полиплоидии - когда более двух наборов хромосом унаследованы от родителей. Это обеспечивает возможность относительно быстрых всплесков эволюции, например, за счет эффекта дупликации гена. Длительные периоды покоя, которые могут использовать семенные растения, также делают их менее уязвимыми для вымирания, поскольку они могут «переждать» тяжелые периоды и ждать, пока не наступит более благоприятное время, чтобы вернуться к жизни.

Эффект этих различий наиболее отчетливо проявляется во время вымирания. Эти события, уничтожившие от 6 до 62% семейств наземных животных, оказали «незначительное» влияние на семейства растений. Однако структура экосистемы значительно изменилась, при этом сильно изменились численность и распределение различных групп растений. Эти эффекты, возможно, связаны с более высоким разнообразием внутри семейств, поскольку вымирание, которое было обычным на уровне видов, было очень избирательным. Например, виды, опыляемые ветром, выживают лучше, чем таксоны, опыляемые насекомыми, а специализированные виды обычно проигрывают. В целом, выжившие таксоны были редки до исчезновения, что позволяет предположить, что они были универсалистами, которые были плохими конкурентами в легкие времена, но процветали, когда специализированные группы вымерли и оставили вакантными экологические ниши.

Во время эмбриогенеза., растения и животные проходят через филотипическую стадию, которая развивалась независимо и которая вызывает ограничения развития, ограничивающие морфологическое разнообразие.

Видообразование посредством полиплоидии: диплоидная клетка терпит неудачный мейоз, продуцируя диплоидные гаметы, которые самооплодотворяются с образованием тетраплоид зигота.

Полиплоидия широко распространена среди растений, и некоторые оценки предполагают, что 30–80% живых видов растений являются полиплоидными, и многие линии показывают свидетельства древней полиплоидии (палеополиплоидии) в их геномах. Огромный всплеск разнообразия видов покрытосеменных, похоже, совпал с древними дупликациями генома, присущими многим видам. 15% покрытосеменных и 31% случаев видообразования папоротников сопровождаются увеличением плоидности. Большинство полиплоидов проявляют гетерозис по сравнению с их родительскими видами и могут проявлять новые вариации или морфологии, которые могут способствовать процессам видообразования и эксплуатации экологической ниши. Механизмы, ведущие к новым изменениям во вновь образованных аллополиплоидах, могут включать эффекты дозировки генов (в результате большего количества копий содержимого генома), воссоединение дивергентных регуляторных иерархий генов, хромосомные перестройки и эпигенетическое ремоделирование, все из которых влияют на содержание гена и / или уровни экспрессии. Многие из этих быстрых изменений могут способствовать репродуктивной изоляции и видообразованию.

Все эукариоты, вероятно, пережили событие полиплоидии в какой-то момент своей эволюционной истории. См. палеополиплоидия. Во многих случаях об этих событиях можно сделать вывод только путем сравнения секвенированных геномов. Покрытосеменные имеют палеополиплоидное происхождение. Неожиданные древние дупликации генома недавно были подтверждены у горчичных сорняков / кресс-салатов (Arabidopsis thaliana ) и риса (Oryza sativa ).

Растительные клетки с видимыми хлоропластами (из мха, Plagiomnium affine )

Цианобактерии и эволюция фотосинтеза

Цианобактерии оставались основными первичными продуцентами на протяжении протерозойского эона (2500–543 млн лет назад), отчасти потому, что окислительно-восстановительная структура океанов благоприятствовала фотоавтотрофам, способным фиксации азота. Зеленые водоросли присоединились к синим -зеленые растения как основные первичные продуценты на континентальных шельфах ближе к концу протерозоя, но только с мезозойскими (251–65 млн лет назад) излучениями динофлагеллат, кокколитофорид, и диатомовые первичная продукция в водах морского шельфа приобрела современную форму. Цианобактерии остаются критически важными для морских экосистем в качестве основных продуцентов в океанических круговоротах, в качестве агентов биологической фиксации азота, а также в модифицированных формы, как пластиды морских водорослей.

Симбиоз и происхождение хлоропластов

Хлоропласты имеют много сходных структуры с цианобактериями, включая круговую хромосому, рибосомы прокариотического типа и аналогичные белки в центре фотосинтетической реакции. эндосимбиотическая теория предполагает, что фотосинтезирующие бактерии были приобретены (посредством эндоцитоза ) ранними эукариотическими клетками с образованием первых растительных клеток. Следовательно, хлоропласты могут быть фотосинтезирующими бактериями, которые приспособились к жизни внутри клеток растений. Подобно митохондриям, хлоропласты по-прежнему обладают собственной ДНК, отдельной от ядерной ДНК их растительных клеток-хозяев, и гены в этой ДНК хлоропластов напоминают гены в цианобактериях. ДНК в хлоропластах кодирует окислительно-восстановительные белки, такие как реакционные центры фотосинтеза. Гипотеза CoRR предполагает, что это Co -расположение требуется для регулирования R edox R .

Факторы транскрипции и сети регуляции транскрипции играют ключевую роль в развитии растений и ответах на стресс, а также в их эволюции. Во время посадки растений появилось много новых семейств факторов транскрипции, которые преимущественно включены в сети многоклеточного развития, воспроизводства и развития органов, внося свой вклад в более сложный морфогенез наземных растений.

• Эволюционная история растения
• Эволюция однолетних и многолетних растений

1. ^ McElwain, JC; Пунясена, С. (2007). «События массового вымирания и летопись окаменелостей растений». Тенденции в экологии и эволюции. 22 (10): 548–557. doi : 10.1016 / j.tree.2007.09.003. PMID 17919771.
2. ^Дрост, Хайк-Георг; Яница, Филипп; Гроссе, Иво; Квинт, Марсель (2017). «Сравнение песочных часов развития между королевствами». Текущее мнение в области генетики и развития. 45 : 69–75. doi : 10.1016 / j.gde.2017.03.003. PMID 28347942.
3. ^Ири, Наоки; Куратани, Сигеру (22 марта 2011 г.). «Сравнительный анализ транскриптома выявляет филотипический период позвоночных во время органогенеза». Nature Communications. 2 : 248. doi : 10.1038 / ncomms1248. ISSN 2041-1723. PMC 3109953. PMID 21427719.
4. ^Домазет-Лошо, Томислав; Тауц, Дитхард (09.12.2010). «Филогенетический возрастной индекс транскриптома отражает паттерны онтогенетической дивергенции». Природа. 468 (7325): 815–818. doi : 10.1038 / nature09632. ISSN 0028-0836. PMID 21150997.
5. ^Квинт, Марсель; Дрост, Хайк-Георг; Габель, Александр; Ульрих, Кристиан Карстен; Бённ, Маркус; Гроссе, Иво (2012-10-04). «Транскриптомные песочные часы в эмбриогенезе растений». Природа. 490 (7418): 98–101. doi : 10.1038 / nature11394. ISSN 0028-0836. PMID 22951968.
6. ^Дрост, Хайк-Георг; Габель, Александр; Гроссе, Иво; Квинт, Марсель (2015-05-01). «Доказательства активного сохранения филотранскриптомических паттернов песочных часов в эмбриогенезе животных и растений». Молекулярная биология и эволюция. 32 (5): 1221–1231. doi : 10.1093 / molbev / msv012. ISSN 0737-4038. PMC 4408408. PMID 25631928.
7. ^Мейерс Л.А., Левин Д.А. (июнь 2006 г.). «О численности полиплоидов у цветковых растений». Эволюция. 60 (6): 1198–206. doi : 10.1111 / j.0014-3820.2006.tb01198.x. PMID 16892970. S2CID 43039505.
8. ^ Ризеберг Л.Х., Уиллис Дж. Х. (август 2007 г.). "Вид растений". Наука. 317 (5840): 910–4. Bibcode : 2007Sci... 317..910R. doi : 10.1126 / science.1137729. PMC 2442920. PMID 17702935.
9. ^Отто SP (ноябрь 2007 г.). «Эволюционные последствия полиплоидии». Cell. 131 (3): 452–62. doi : 10.1016 / j.cell.2007.10.022. PMID 17981114. S2CID 10054182.
10. ^de Bodt et al. 2005
11. ^Вуд Т. Е., Такебаяши Н., Баркер М. С., Мэйроуз И., Гринспун П. Б., Ризеберг Л. Х. (август 2009 г.). «Частота видообразования полиплоидов у сосудистых растений». Proc. Natl. Акад. Sci. США 106 (33): 13875–9. Bibcode : 2009PNAS..10613875W. doi : 10.1073 / pnas.0811575106. PMC 2728988. PMID 19667210.
12. ^Comai L (ноябрь 2005 г.). «Преимущества и недостатки полиплоидности». Nat. Преподобный Жене. 6 (11): 836–46. doi : 10.1038 / nrg1711. PMID 16304599. S2CID 3329282.
13. ^Osborn TC, Pires JC, Birchler JA, Auger DL, Chen ZJ, Lee HS, Comai L, Madlung A, Doerge RW, Colot V, Martienssen RA (март 2003 г.). «Понимание механизмов экспрессии новых генов в полиплоидах». Тенденции Genet. 19 (3): 141–7. DOI : 10.1016 / S0168-9525 (03) 00015-5. PMID 12615008.
14. ^Chen ZJ, Ni Z (март 2006 г.). «Механизмы геномных перестроек и изменений экспрессии генов в полиплоидах растений». BioEssays. 28 (3): 240–52. doi : 10.1002 / bies.20374. PMC 1986666. PMID 16479580.
15. ^Chen ZJ (2007). «Генетические и эпигенетические механизмы экспрессии генов и фенотипических вариаций в полиплоидах растений». Annu Rev Plant Biol. 58 : 377–406. doi : 10.1146 / annurev.arplant.58.032806.103835. PMC 1949485. PMID 17280525.
16. ^Эрреро А. и Флорес Э (редактор). (2008). Цианобактерии: молекулярная биология, геномика и эволюция (1-е изд.). Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-15-8.
17. ^Дуглас С.Е. (1998). «Эволюция пластид: происхождение, разнообразие, тенденции». Curr. Мнение. Genet. Dev. 8 (6): 655–61. DOI : 10.1016 / S0959-437X (98) 80033-6. PMID 9914199.
18. ^Рейес-Прието А., Вебер А.П., Бхаттачарья Д. (2007). «Происхождение и создание пластид в водорослях и растениях». Анну. Преподобный Жене. 41 : 147–68. doi : 10.1146 / annurev.genet.41.110306.130134. PMID 17600460.
19. ^Рэйвен Дж. А., Аллен Дж. Ф. (2003). «Геномика и эволюция хлоропластов: что цианобактерии сделали для растений?». Genome Biol. 4 (3): 209. doi : 10.1186 / gb-2003-4-3-209. PMC 153454. PMID 12620099.
20. ^Джин JP; и другие. (Июль 2015 г.). «Карта регуляции транскрипции Arabidopsis показывает отличные функциональные и эволюционные особенности новых факторов транскрипции». Молекулярная биология и эволюция. 32 (7): 1767–1773. doi : 10.1093 / molbev / msv058. PMC 4476157. PMID 25750178.

• Эволюция и палеоботаника в Britannica