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【科技日报】中外科学家通力协作 构建被子植物最完整“生命之树”

文章來源:  |  發布時間:2021-11-01  |  作者:  |  浏覽次數:  |  【打印】 【關閉

 

  被子植物又稱有花植物,約有30萬種,是種子植物門物種多樣化程度最高、分布最廣、適應性最強的一個陸生植物亞門。

  近年來,被子植物演化研究取得了長足進展,但一些主要分支間的系統發育關系尚不清楚,極大地阻礙了人們對其進化和早期多樣化的充分理解。

  记者10月31日从中國科學院昆明植物研究所获悉,近期,中外科学家通力协作,构建起了被子植物科级水平最为完整的“生命之树”,为未来被子植物的进化研究提供了坚实的基础。

  重建被子植物“生命之樹”是一大熱點問題

  “被子植物是全球陆地生态系统的主要组成部分。早白垩纪被子植物的崛起,重塑了全球陆地植被和生态系统格局,也为昆虫、两栖爬行类、鸟类和哺乳动物的多样化提供了栖息地、食物和能量来源。”中國科學院昆明植物研究所李德铢研究员介绍,自达尔文进化论提出以来,重建被子植物的“生命之树”一直是植物学研究的一个热点问题。

  近30年來,隨著分支系統學和分子系統學的興起,被子植物系統發育研究不斷取得進展,從最初根據形態學和解剖學特征將被子植物亞門分爲單子葉植物綱和雙子葉植物綱的二分法到1998年基于分子系統學研究成果提出的不分綱或亞綱的目級系統。

  “數十年來,被子植物家族級及以上的系統發育關系僅部分解決。通常繪制爲環狀基因組的葉綠體一直是植物系統發育重建最重要的分子數據來源。不分綱或亞綱的目級系統也更新到第四版並得到廣泛采納。”昆明植物研究所副研究員馬朋飛介紹,然而,被子植物八個主幹分支間的關系一直未得到很好解析,核心被子植物五大分支之間的關系仍不清楚,不少目級、科級水平的系統發育關系亟待解決。

  研究覆蓋所有公認的被子植物家族代表

  中國科學院昆明植物研究所研究员李德铢带领的研究团队,多年来致力于被子植物系统发育研究。他们依托国家重大科技基础设施“中國西南野生生物種質資源庫”,通过与美国佛罗里达大学、德州植物研究所、西雅图华盛顿大学,英国皇家植物园丘园和爱丁堡皇家植物园,南非约翰内斯堡大学和澳大利亚科廷大学等机构合作,开展了世界范围内被子植物科级水平的全面取样,通过协同攻关,取得了系列研究成果。

  繼2019年在《自然·植物》發表被子植物的起源與早期演化研究的重要成果後,這個團隊又開展了被子植物科級水平最完整取樣的系統發育基因組學研究。

  “研究以裸子植物8個目12科77屬162種爲外類群,選取不分綱或亞綱的目級系統第四版承認的被子植物416個科,以及被子植物系統發育網站認同的17個科,覆蓋全部433科2024屬4660種4792個葉綠體基因組的80個基因,構建了被子植物科級水平最爲完整的‘生命之樹’。”李德铢說。

  在2019年被子植物葉綠體系統發育樹的基礎上,研究新增了73個科的葉綠體基因組數據,構建了被子植物基于葉綠體系統發育樹2.0版,對被子植物科級水平的系統發育關系進行了深度解析,其中75%以上的目間及其以上的關系和78%科級及其以上的關系得到90%或更高的統計支持。

  對被子植物的八大主幹分支,包括基部的無油樟目、睡蓮目和木蘭藤目,以及核心被子植物五大分支系統關系的深入研究表明,核心被子植物在分化早期可能發生了快速輻射演化。除了幾個發生了輻射分化的葉綠體基因可能完全丟失的大花草科,以及異養植物科、蛇菰科、帽蕊草科等4個葉綠體基因嚴重丟失的科外,大部分目級和科級水平的系統發育關系得到了很好的解析,有望全面更新不分綱或亞綱的目級Ⅳ系統。

  “新的研究,清楚地闡明了諸多深層的系統發育關系,特別是那些處于和高于家族水平的關系。所提出的可靠的系統發育樹,必將有助于未來被子植物的進化研究。”李德铢說。

  10月29日,此項研究成果在國際生物學重要期刊《BMC生物學》上在線發表。

  《科技日报》(2021年10月11日 第02版)

  來源:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-11/01/content_524101.htm?div=-1


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