欄目
首頁 > 科研動態 > 科研進展

昆明植物所研究團隊構建被子植物科級水平最為完整的“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。早白堊紀被子植物的崛起重塑了全球陸地植被和生態系統格局,也為昆蟲、兩爬類、鳥類和哺乳動物的多樣化提供了棲息地、食物和能量來源。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為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APG系統(不分綱或亞綱的目級系統)。近年來,隨著被子植物演化研究取得的長足進展,APG系統也更新到第四版(APG IV)并得到廣泛采納。然而,被子植物一些主要分支間的系統發育關系尚不清楚,如八個主干分支間的關系一直未得到很好解析,核心被子植物(Mesangiospermae)五大分支之間的關系仍不清楚,不少目級和科級水平的系統發育關系亟待解決。

  中國科學院昆明植物研究所李德銖研究員帶領的研究大團隊,多年來致力于被子植物系統發育研究。團隊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”,通過與美國佛羅里達大學、德州植物研究所、西雅圖華盛頓大學,英國皇家植物園丘園和愛丁堡皇家植物園,南非約翰內斯堡大學和澳大利亞科廷大學等機構合作,開展了世界范圍內被子植物科級水平的全面取樣,通過協同攻關,取得了系列研究成果。繼2019年在Nature Plants發表被子植物的起源與早期演化研究的重要成果(PPA)后,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。該研究以裸子植物8個目12科77屬162種為外類群,選取APG IV系統承認的被子植物416個科以及被子植物系統發育網站接受的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”。 

  該研究在2019年被子植物葉綠體系統發育樹的基礎上,新增加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(PPA II),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。在原有基礎上,建議將全部被子植物由原來的64目調整至68目,即將Dasypogonaceae、Huaceae、Oncothecaceae、Sabiaceae四個科獨立為四個目,分別是Dasypogonales、Huales、Oncothecales、Sabiales,并建議將被子植物的20個主要分支處理為超目。對被子植物的八大主干分支,包括基部ANA階的無油樟目(Amborellales)、睡蓮目(Nymphaeales)和木蘭藤目(Austrobaileyales),以及核心被子植物的五大分支金粟蘭目(Chloranthales),木蘭類(magnoliids),單子葉植物(monocots),金魚藻目(Ceratophyllales)和真雙子葉植物(eudicots)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目,如金虎尾目、虎耳草目、杜鵑花目和唇形目,以及葉綠體基因可能完全丟失的大花草科(Rafflesiaceae),以及另外4個葉綠體基因嚴重丟失的異養植物科Apodanthaceae, 蛇菰科(Balanophoraceae), 帽蕊草科(Mitrastemonaceae)和Thismiaceae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APG IV系統。 

  10月29日,該研究成果以“Plastid phylogenomic insights into relationships of all flowering plant families”為題在國際生物學重要期刊BMC Biology在線發表。昆明植物所李洪濤、駱洋、甘露、馬朋飛、高連明、楊俊波和蔡杰為論文共同第一作者,李德銖和伊廷雙研究員為共同通訊作者。該研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項(No. XDB31000000)、中國科學院重大科技基礎設施開放研究項目(No. 2017-LSF-GBOWS-02)、國家自然科學基金國際(地區)重點合作研究項目(31720103903)、科技基礎資源調查專項(No. 2019FY100900)、種質資源庫開放研究項目(No. E16O8411D1)、國家自然科學基金項目(No. 31570333)、中國科學院青年促進會(No. 2015321)和云嶺高端外國專家項目(No. YNQR-GDWG-2017-002、No. YNQR-GDWG-2018-012)的支持,前期工作通過昆明植物研究所iFlora研究計劃(No. 2014-4-11)啟動。 

  文章鏈接 

   

圖1:被子植物目級水平生命之樹示意圖,顯示全部68個目和20個超目(I - XX)的系統發育關系 

 

 

圖2:被子植物科級水平生命之樹示意圖,顯示全部20個超目和433科的系統發育關系,其中5個虛線連接的科(Apodanthaceae, Balanophoraceae, Mitrastemonaceae,Rafflesiaceae和Thismiaceae)根據原有研究結果設定

TOP caoprom超碰公开,caoprom超碰公开,国产97人人超碰caoprom,超碰97人人做人人爱