中外科學家通力協作 構建被子植物最完整“生命之樹”
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(jin)年(nian)來(lai),被(bei)子(zi)植(zhi)物(wu)演(yan)化(hua)研(yan)究(jiu)取(qu)得(de)了(le)長(chang)足(zu)進(jin)展(zhan),但(dan)一(yi)些(xie)主(zhu)要(yao)分(fen)支(zhi)間(jian)的(de)係(xi)統(tong)發(fa)育(yu)關(guan)係(xi)尚(shang)不(bu)清(qing)楚(chu),極(ji)大(da)地(di)阻(zu)礙(ai)了(le)人(ren)們(men)對(dui)其(qi)進(jin)化(hua)和(he)早(zao)期(qi)多(duo)樣(yang)化(hua)的(de)充(chong)分(fen)理(li)解(jie)。
記者10月31日從中國科學院昆明植物研究所獲悉,近期,中外科學家通力協作,構建起了被子植物科級水平最為完整的“生命之樹”,為未來被子植物的進化研究提供了堅實的基礎。
重建被子植物“生命之樹”是一大熱點問題
“被子植物是全球陸地生態係統的主要組成部分。早白堊紀被子植物的崛起,重塑了全球陸地植被和生態係統格局,也為昆蟲、兩棲爬行類、鳥類和哺乳動物的多樣化提供了棲息地、食物和能量來源。”中國科學院昆明植物研究所李德銖研究員介紹,自達爾文進化論提出以來,重建被子植物的“生命之樹”一直是植物學研究的一個熱點問題。
近30年(nian)來(lai),隨(sui)著(zhe)分(fen)支(zhi)係(xi)統(tong)學(xue)和(he)分(fen)子(zi)係(xi)統(tong)學(xue)的(de)興(xing)起(qi),被(bei)子(zi)植(zhi)物(wu)係(xi)統(tong)發(fa)育(yu)研(yan)究(jiu)不(bu)斷(duan)取(qu)得(de)進(jin)展(zhan),從(cong)最(zui)初(chu)根(gen)據(ju)形(xing)態(tai)學(xue)和(he)解(jie)剖(pou)學(xue)特(te)征(zheng)將(jiang)被(bei)子(zi)植(zhi)物(wu)亞(ya)門(men)分(fen)為(wei)單(dan)子(zi)葉(ye)植(zhi)物(wu)綱(gang)和(he)雙(shuang)子(zi)葉(ye)植(zhi)物(wu)綱(gang)的(de)二(er)分(fen)法(fa)到(dao)1998年基於分子係統學研究成果提出的不分綱或亞綱的目級係統。
“shushinianlai,beizizhiwujiazujijiyishangdexitongfayuguanxijinbufenjiejue。tongchanghuizhiweihuanzhuangjiyinzudeyelvtiyizhishizhiwuxitongfayuzhongjianzuizhongyaodefenzishujulaiyuan。bufenganghuoyagangdemujixitongyegengxindaodisibanbingdedaoguangfancaina。”昆(kun)明(ming)植(zhi)物(wu)研(yan)究(jiu)所(suo)副(fu)研(yan)究(jiu)員(yuan)馬(ma)朋(peng)飛(fei)介(jie)紹(shao),然(ran)而(er),被(bei)子(zi)植(zhi)物(wu)八(ba)個(ge)主(zhu)幹(gan)分(fen)支(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)一(yi)直(zhi)未(wei)得(de)到(dao)很(hen)好(hao)解(jie)析(xi),核(he)心(xin)被(bei)子(zi)植(zhi)物(wu)五(wu)大(da)分(fen)支(zhi)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)仍(reng)不(bu)清(qing)楚(chu),不(bu)少(shao)目(mu)級(ji)、科級水平的係統發育關係亟待解決。
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員李德銖帶領的研究團隊,多年來致力於被子植物係統發育研究。他們依托國家重大科技基礎設施“中國西南野生生物種質資源庫”,通過與美國佛羅裏達大學、德州植物研究所、西(xi)雅(ya)圖(tu)華(hua)盛(sheng)頓(dun)大(da)學(xue),英(ying)國(guo)皇(huang)家(jia)植(zhi)物(wu)園(yuan)丘(qiu)園(yuan)和(he)愛(ai)丁(ding)堡(bao)皇(huang)家(jia)植(zhi)物(wu)園(yuan),南(nan)非(fei)約(yue)翰(han)內(nei)斯(si)堡(bao)大(da)學(xue)和(he)澳(ao)大(da)利(li)亞(ya)科(ke)廷(ting)大(da)學(xue)等(deng)機(ji)構(gou)合(he)作(zuo),開(kai)展(zhan)了(le)世(shi)界(jie)範(fan)圍(wei)內(nei)被(bei)子(zi)植(zhi)物(wu)科(ke)級(ji)水(shui)平(ping)的(de)全(quan)麵(mian)取(qu)樣(yang),通(tong)過(guo)協(xie)同(tong)攻(gong)關(guan),取(qu)得(de)了(le)係(xi)列(lie)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)。
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係統發育基因組學研究。
“研究以裸子植物8個目12科77屬162種為外類群,選取不分綱或亞綱的目級係統第四版承認的被子植物416個科,以及被子植物係統發育網站認同的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為完整的‘生命之樹’。”李德銖說。
在2019年被子植物葉綠體係統發育樹的基礎上,研究新增了73個科的葉綠體基因組數據,構建了被子植物基於葉綠體係統發育樹2.0版,對被子植物科級水平的係統發育關係進行了深度解析,其中75%以上的目間及其以上的關係和78%科級及其以上的關係得到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(shui)蓮(lian)目(mu)和(he)木(mu)蘭(lan)藤(teng)目(mu),以(yi)及(ji)核(he)心(xin)被(bei)子(zi)植(zhi)物(wu)五(wu)大(da)分(fen)支(zhi)係(xi)統(tong)關(guan)係(xi)的(de)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming),核(he)心(xin)被(bei)子(zi)植(zhi)物(wu)在(zai)分(fen)化(hua)早(zao)期(qi)可(ke)能(neng)發(fa)生(sheng)了(le)快(kuai)速(su)輻(fu)射(she)演(yan)化(hua)。除(chu)了(le)幾(ji)個(ge)發(fa)生(sheng)了(le)輻(fu)射(she)分(fen)化(hua)的(de)葉(ye)綠(lv)體(ti)基(ji)因(yin)可(ke)能(neng)完(wan)全(quan)丟(diu)失(shi)的(de)大(da)花(hua)草(cao)科(ke),以(yi)及(ji)異(yi)養(yang)植(zhi)物(wu)科(ke)、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係統發育關係得到了很好的解析,有望全麵更新不分綱或亞綱的目級Ⅳ係統。
“xindeyanjiu,qingchudichanminglezhuduoshencengdexitongfayuguanxi,tebieshinaxiechuyuhegaoyujiazushuipingdeguanxi。suotichudekekaodexitongfayushu,bijiangyouzhuyuweilaibeizizhiwudejinhuayanjiu。”李德銖說。
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。
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