进化史上最重要的事件之一是植物的生活环境从水扩散到陆地。为了使植物在新环境中茁壮成长，根系必须向下生长，将植物锚定在土壤中和为植物地上部分生长提供水源、养分，这种机制称为向地性。虽然植物向地性的分子机制被广泛研究，但到目前为止，植物从水生到陆生的进化过程中，向地性形成的时间及形成机理仍然未知。
beat365官网肖光辉副教授和奥地利科学技术研究所的植物生物学家Jiří Friml教授合作，鉴定出种子植物中快速响应重力并驱动根系生长的关键组分。他们选择多种植物物种，包括苔藓，石松，蕨类，裸子和开花植物，让它们的根部水平生长，观察它们是否以及何时开始跟随重力向下弯曲。结果表明：重力驱动的根系生长在最原始的陆地植物（苔藓）以及维管植物（石松和蕨类）非常缓慢。只有大约3.5亿年前出现的种子植物（裸子植物和开花植物）根才显示出更快、更有效的向地性。通过分析发现种子植物根尖淀粉颗粒密集地聚集，形成淀粉体，最终集中在根尖最底部，响应重力。然而，这种沉降过程仅存在裸子植物和开花植物中，相反，在较早植物中，淀粉体随机分布在根尖及其上方。
重力信号在淀粉体感知后，通过生长素从细胞传递到细胞。研究人员在拟南芥中发现一种生长素特异性转运蛋白PIN2，它指导生长素流动，从而导致根系生长。虽然几乎所有绿色植物都携带PIN蛋白，但只有种子植物中特定的PIN2分子聚集在根表皮细胞的一侧。这种特定的定位导致转运蛋白的极化，使根能够将生长素转移到枝条上，从而使生长素信号从重力感知区漂移到生长区。
根快速向重力性的起源促进了种子植物对旱地的适应
研究成果于2019年8月2日发表在国际综合性期刊《Nature Communications》上。题目为：Evolution of fast root gravitropism in seed plants. 张余周博士和肖光辉副教授为该论文共同第一作者，Jiří Friml教授为该论文的通讯作者。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-11471-8。
