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被子植物，即有花植物，占據(jù)陸地植物種類的90%，其起源和早期快速演化問題被達(dá)爾文稱為“惱人之謎”，也成為植物學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)和古生物學(xué)家持續(xù)關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

最近30多年來，科學(xué)家們嘗試?yán)肈NA序列重建了被子植物的生命之樹，極大地改變了我們對(duì)被子植物進(jìn)化歷史的認(rèn)識(shí)。

近期，英國皇家植物園邱園植物和菌物生命之樹研究團(tuán)隊(duì)牽頭組織的國際合作團(tuán)隊(duì)利用被子植物353個(gè)核基因探針捕獲的數(shù)據(jù)，構(gòu)建了迄今取樣最完整的基于核基因數(shù)據(jù)的被子植物“生命之樹”。

4月24日，這項(xiàng)研究在《自然》上發(fā)表。全球共27個(gè)國家138個(gè)研究機(jī)構(gòu)或大學(xué)的279位研究人員參與了該項(xiàng)工作，包括來自中國科學(xué)院昆明植物研究所、華南植物園，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院、成都中醫(yī)藥大學(xué)和西南林業(yè)大學(xué)的團(tuán)隊(duì)。

基于353個(gè)核基因的被子植物系統(tǒng)發(fā)育樹?？蒲袌F(tuán)隊(duì)供圖

其中，昆明植物研究所研究員李德銖帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)參與了部分研究材料的獲取、實(shí)驗(yàn)以及文章修改成文等工作。

該研究涵蓋了被子植物全部64目和416科，包含7923個(gè)屬，屬級(jí)水平取樣達(dá)58%，為前期研究的15倍，同時(shí)利用200個(gè)化石校正點(diǎn)推算了被子植物的起源及早期演化歷史。

科研人員介紹，這是一項(xiàng)解碼館藏標(biāo)本DNA數(shù)據(jù)的前沿研究。該研究共獲取了被子植物9506個(gè)代表種的樣本，其中超過3400種的材料來自48個(gè)國家163個(gè)標(biāo)本館，其中大約800個(gè)種的DNA數(shù)據(jù)為首次獲得。根據(jù)世界自然保護(hù)聯(lián)盟的紅色名錄（IUCN），已測(cè)序的物種中有511個(gè)已瀕臨滅絕。

此外，該研究可以有效利用低質(zhì)量的DNA，成功地對(duì)1829年在尼泊爾采集的球花福祿草標(biāo)本進(jìn)行測(cè)序并獲得有效DNA序列。這些來自館藏標(biāo)本的數(shù)據(jù)對(duì)于探討被子植物演化歷史的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)至關(guān)重要。

同時(shí)，這項(xiàng)研究揭示被子植物主要支系經(jīng)歷了錯(cuò)綜復(fù)雜的演化歷史，為揭開達(dá)爾文“惱人之謎”邁出關(guān)鍵一步。在獲得被子植物穩(wěn)定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研究人員利用200個(gè)化石標(biāo)定點(diǎn)，推算了該類群的起源及演化歷史，發(fā)現(xiàn)被子植物經(jīng)歷了兩次主要的多樣化事件，第一次是在中生代起源（約1.4-2.7億年前）后不久，此時(shí)超過80%的目已經(jīng)存在，第二次是在新生代（大約4000萬年前）并與全球氣溫下降的時(shí)間相吻合。

科研人員表示，正如人們可以根據(jù)元素周期表來預(yù)測(cè)元素的性質(zhì)一樣，物種在生命之樹上的位置能讓科學(xué)家更方便快捷的預(yù)測(cè)其相關(guān)屬性，新的數(shù)據(jù)對(duì)于許多科學(xué)領(lǐng)域?qū)⒂泻艽蟮臐撛诶脙r(jià)值。

研究團(tuán)隊(duì)呼吁加強(qiáng)國際合作，并將免費(fèi)釋放相關(guān)的數(shù)據(jù)，期盼這些數(shù)據(jù)能夠得到各國科學(xué)家的充分利用。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07324-0

（科學(xué)網(wǎng)?2024年4月25日）

來源：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/4/521561.shtm