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科研進展

裸子植物物種多樣化和表型進化研究取得重要進展

文章来源:中國西南野生生物種質資源庫  |  发布时间:2021-07-20  |  作者:  |  浏览次数:  |  【打印】 【關閉

 

  確定生命之樹中物種多樣性和表型差異産生的主要的內部和外部驅動力進化生物學研究的主要挑戰之一對于綠色植物,全基因組複制(WGD或多倍是重要的进化驅動力,但仍不清楚WGD是否能與響應氣候變化和新生態機遇的適應性輻射演化等進化過程一起塑造宏觀進化模式。現存的裸子植物支系明顯經曆了古輻射演化、大量滅絕事件、超常的形態停滯和近期多樣化等複雜曆史,但裸子植物進化主要階段的相關性和原因在很大程度上仍不清楚。 

  依托中國西南野生生物種質資源庫,中國科學院昆明植物研究所伊廷双和李德铢团队与美国密西根大学Stephen. A. Smith,佛罗里达大学Pamela A. Soltis和 Douglas E. Soltis,以及宾夕法尼亚州立大学Hong Ma团队合作开展了裸子植物多样性宏进化模式的研究。整合新测序的转录组数据和多类型数据,该研究检验了裸子植物包括基因和基因组复制,基因组大小和染色体数目在的基因组进化与表型创新、物種多樣化和气候生态位的关系。研究发现,伴随着现存裸子植物主要支系的起源,发生了WGD和基因组大小变化,裸子植物可能存在一次共有的WGD事件。此外,该研究显示了基因複制峰与表型创新峰共发生,第一次在宏观尺度上证明了基因複制和表型創新的直接关系。

  該研究還發現,自被子植物崛起以來的裸子植物大多數多樣化變化與WGD事件不相關,而與裸子植物加快占領較幹冷氣候環境相關。這表明,生態機遇特別是晚新生代的生態機遇,以及生境異質性驅動了現存裸子植物物種多樣性的複興。本研究深刻理解裸子植物多樣性和表型進化的過程,對探討植物微觀和宏觀進化的主要驅動具有廣泛而深刻的啓示意義。 

   2021719日,該研究成果以Gene duplications and phylogenomic conflict underlie major pulses of phenotypic evolution in gymnosperms爲題在國際植物學頂級期刊Nature Plants上在線發表。中國科學院昆明植物研究所Gregory W. Stull博士和山東師範大學生命科學學院曲小健博士爲該論文的共同第一作者,李德铢研究員、Stephen. A. Smith教授和伊廷雙研究員爲共同通訊作者。該研究得到中國科學院昆明植物研究所植物園,美國加州大学伯克利分校植物園、哈佛大学阿诺德植物園、密苏里植物園,英國爱丁堡皇家植物園皇家植物園邱园材料采集方面给予的帮助。該研究得到了中國科學院战略性先导科技专项(No. XDB31000000)、中國科學院重大科技基础设施开放研究项目(No.2017-LSF-GBOWS-02)、國家自然科學基金國際(地區)合作研究項目(No.31720103903)、雲南省雲嶺高端外國專家項目(YNQR-GDWG-2017-002YNQR-GDWG-2018-012)、山東省自然科學基金(ZR2020QC022)、中國科學院院长国际奖学金计划(No.2020PB0009以及中國博士後科學基金國際博士後交流項目的支持。 

  文章鏈接 

  

1 基于轉錄組數據的裸子植物的物種樹,顯示基複制、染色體數目變化和基因組加倍與物種多樣性轉變的關系 

  

2 裸子植物主要支系同時發生的基因複制和表型創新 

  

3 裸子植物同時發生的基因樹沖突和表型進化速率 

  

4 裸子植物主要支系生態位物種多樣化的共進化 

(責任編輯:李雪)

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