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蒴柄植物Setaphyta:苔藓植物中的新支系

时间:2018-03-06  来源:科技外事处  浏览次数:   作者:刘红梅     打印  字体: 关闭

  近日,国际著名生物学学术期刊Current Biology(《现代生物学报》)在线发表了中国科学院西双版纳热带植物园宏观进化研究组组长Harald Schneider研究员与英国布里斯托大学Philip Donoghue教授领衔合作的一篇研究论文,揭示了早期陆地植物的系统关系并重新推演了早期陆地植物的形态特征。  

  植物登陆事件是地球历史上具有革命意义的一步,从此地球环境巨变,并最终朝着更有利于生物产生和宜居的方向改变,大气CO2浓度降低,环境温度升高,地表的硅酸盐岩层逐渐风化形成土壤层,使地球从此告别了寂静,并呈现出盎然生机。然而关于早期陆地植物的祖先类群及形态创新性状的确定,一直存在大量的争议。过去学者认为轮藻类是陆地植物的祖先,由轮藻类依次演化出苔藓、蕨类和目前最为进化的种子植物,而目前科学家则倾向于改变观点,认为双星藻是陆地植物的祖先类群。同时,关于有胚植物的内部系统关系也存在争议,尤其以苔藓植物与维管植物(包括蕨类和种子植物)的关系争论最大,其中的假说高达十多种。中国科学院西双版纳热带植物园宏观进化研究组组长Harald Schneider研究员与英国布里斯托大学Philip Donoghue教授领衔的研究团队利用转录组数据(涵盖从藻类到种子植物的各个主要类群代表,共计103个类群)结合大量的计算机运算及模型分析在解决苔藓植物内部及苔藓植物与维管植物的系统关系方面取得重要进展。论文的主要结论有:  

  1)研究结果倾向支持苔藓植物为单系类群:此前不同学者根据不同的数据(形态或者分子数据)分别提出苔藓植物为单系和并系的不同观点,本研究通过对转录组数据进行再编码及利用氨基酸序列等多种运算分析及显著性检验分析,倾向于支持苔藓植物为单系类群。  

  2)首次提出蒴柄植物的概念:在所有的系统分析中,苔类(常见的代表植物为地钱)和藓类(常见的代表植物为小立碗藓)总是聚为一支,互为姐妹群,因此研究人员将其命名为蒴柄植物Setaphyta  

  3)早期陆地植物的植物体结构比我们预期的更为复杂和进化:过去有研究认为地钱是其他有胚植物的姐妹群,而地钱类植物不具有气孔等特征也被认为是早期陆地植物的原始特征。而本研究认为地钱类植物(及部分藓类植物)的这些性状为次生简化或次生丢失,早期陆地植物的祖先类群其植物体应该是具有气孔等复杂和进化结构的,因此比我们过去所认为的更为复杂和进化。  

  上述研究论文的发表对于我们理解早期陆地植物的类群关系具有重要意义并起到了重大的推动作用,把有关维管植物姐妹群的假说从过去的十余种减少到三种,并提出解决这个争论的关键是确定角苔类的系统位置。同时,基于已取得的可靠系统关系,反过来重新绘制和理解早期陆地植物的一些关键创新、形态性状及其演化方向,对于今后的遗传学、系统发生和生物地球化学都具有重要的推动作用。 

  原文题目:The Interrelationships of Land Plants and the Nature of the Ancestral Embryophyte 

 

有胚植物内部关系的不同假说

 

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