华盛顿大学揭示古老植物与固氮细菌共生避免灭绝

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Ad植物微生物

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资源所属：

农业生物技术专题

类型：

前沿资讯

语种：

中文

原文发布日期：

2023-11-24

摘要：

2023年11月16日，Nature Ecology & Evolution发表了美国华盛顿大学、NASA空间生物学研究所、加州理工学院的Michael Kipp（即将入职杜克大学担任Assistant Professor）领衔完成的论文“Nitrogen isotopes reveal independent origins of N2-fixing symbiosis in extant cycad lineages”。这是一篇酝酿了近10年的新论文，通过用氮同位素追踪的方法检测现存的以及已灭绝的苏铁化石样本的方法，讲述了一群古老的苏铁植物的固氮、以及它们如何在许多同类植物灭绝的情况下生存到今天，提出一部分苏铁与固氮细菌形成固氮共生体从而避免了灭绝。苏铁起源于大约 3 亿年前，在恐龙繁盛的中生代时期数量非常丰富。这个时代甚至被称为“苏铁时代”。在恐龙栖息地的重建图中，类似棕榈的植物通常是苏铁科植物（在那时棕榈还没有出现！）。从中生代到今天，大多数古老的苏铁谱系的植物都灭绝了。这被视为系统发育树中现存物种最近起源之前的长分支。幸存的苏铁有时被称为“活化石”，因为它们是过去生态系统的遗迹。作者开发了一个新方法，用于重新审视苏铁的进化，重点关注到一个独特的特征：所有活着的苏铁的根部（珊瑚根）都有共生的固氮细菌（蓝细菌），使它们能够生活在营养贫乏的土壤中。因此，可以通过其独特的氮同位素指纹（δ15N）来追踪植物中的氮固定。几年前，作者发表了一项关于现代苏铁植物中 N 同位素的研究。在所有环境中，苏铁叶子的氮同位素比率与大气成分相匹配，与共生细菌对大气氮的供应一致。作者然后开发了一种分析植物叶子化石中氮同位素比率的方法。作者与古植物学家和博物馆馆长合作，分析了来自12 个化石单元的 178 个化石标本，年龄从约 250 到约 2000 万年。