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幸运28:科学家重构蕨类植物生命之树

科学家重构蕨类植物生命之树

  蕨类植物被称为地球自然史上的奇迹,一经出现,苍茫大地即现绿色生机。3.6亿年来蕨类植物历经地质史上数次生物灭绝与兴盛一直延续至今,谱系关系错综复杂。

  近年来,科学界对这群最古老的陆生维管植物演化历史表现出极大的兴趣,特别是分子生物学兴起以来,科学家用不同的基因片段尝试构建蕨类植物的亲缘关系,然而一直得不到稳健的支持致使难以得到合理的形态解释。

  为了攻克这一世界难题,上海辰山植物园(中科院上海辰山植物科学研究中心)联合中科院植物研究所开展了大规模的蕨类植物转录组测序。历经4年采样、测序、分析了涉及全世界蕨类植物PPG系统的11目38科69种(其中包括了大量隶属秦仁昌系统的其他科别类群)的高质量转录组数据,考虑到蕨类植物多为大基因组、多为古多倍体的遗传学特征,研究人员摈弃了传统的低拷贝基因建树方法,而直接采用大规模的直系同源基因构建系统树的策略,分别使用1334个(物种覆盖度90%)和2391个(物种覆盖度75%)直系同源基因构建两个超级基因序列矩阵,最后得到两个完全一致、高支持率的拓扑结构关系。

  同时,研究人员还采用多种方法对该拓扑结构进行了相互验证,对核苷酸序列和氨基酸序列等多种组合方法进行了相互验证。幸运28研究结果确认了木贼目与蕨类植物的其他成员是姊妹群、碗蕨科与真水龙骨类是姊妹群等过去长期争议的焦点。一系列新的发现将为重构现有蕨类植物分类系统提供参考。

 幸运28 据悉,相关研究成果已在线发表于国际综合性期刊GigaScience。该文通讯作者严岳鸿研究员表示,基于稳健的系统发育关系,这项研究对蕨类植物孢子囊这个独特的器官进行了祖幸运28先性状重建,重溯了蕨类植物孢子囊的演化路线,修订了英国蕨类植物学家Bower于1923~1928年提出的孢子囊形态演化假说。新的性状演化路线为蕨类植物谱系分化提供了合理解释。专家认为,论文大规模的蕨类植物转录组测序数据也同步释放,将为推动早期陆生植物的进化生物学研究提供大量的基础数据。

  (原载于《中国科学报》 2017-12-18 第5版 创新周刊)