语音播报
中国科学院昆明植物研究所研究员李德铢带领的研究大团队,多年来致力于被子植物系统发育研究。团队依托国家重大科技基础设施“中国西南野生生物种质资源库”,通过与美国佛罗里达大学、德州植物研究所、西雅图华盛顿大学,英国皇家植物园丘园和爱丁堡皇家植物园,南非约翰内斯堡大学和澳大利亚科廷大学等机构合作,开展了世界范围内被子植物科级水平的全面取样,通过协同攻关,取得了系列研究成果。继2019年在Nature Plants发表被子植物的起源与早期演化研究的重要成果(PPA)后,又开展了被子植物科级水平最完整取样的系统发育基因组学研究。该研究以裸子植物8个目12科77属162种为外类群,选取APG IV系统承认的被子植物416个科以及被子植物系统发育网站接受的17个科,覆盖全部433科2024属4660种4792个叶绿体基因组的80个基因,构建了被子植物科级水平迄今最为完整的“生命之树”。
该研究在2019年被子植物叶绿体系统发育树的基础上,新增加73个科的叶绿体基因组数据,构建了被子植物基于叶绿体系统发育树2.0(PPA II),对被子植物科级水平的系统发育关系进行了深度解析,其中75%以上的目间及其以上的关系和78%科级及其以上的关系得到90%或更高的统计支持。在原有基础上,研究建议将全部被子植物由原来的64目调整至68目,即将Dasypogonaceae、Huaceae、Oncothecaceae、Sabiaceae四个科独立为四个目,分别是Dasypogonales、Huales、Oncothecales、Sabiales,并建议将被子植物的20个主要分支处理为超目。对被子植物的八大主干分支,包括基部ANA阶的无油樟目(Amborellales)、睡莲目(Nymphaeales)和木兰藤目(Austrobaileyales),以及核心被子植物的五大分支金粟兰目(Chloranthales)、木兰类(magnoliids)、单子叶植物(monocots)、金鱼藻目(Ceratophyllales)和真双子叶植物(eudicots)系统关系的深入研究表明,核心被子植物在分化早期可能发生了快速辐射演化。除了几个发生了辐射分化的目,如金虎尾目、虎耳草目、杜鹃花目和唇形目,以及叶绿体基因可能完全丢失的大花草科(Rafflesiaceae)和另外4个叶绿体基因严重丢失的异养植物科Apodanthaceae、蛇菰科(Balanophoraceae)、帽蕊草科(Mitrastemonaceae)和Thismiaceae外,大部分目级和科级水平的系统发育关系得到了很好的解析,有望全面更新APG IV系统。
10月29日,该研究成果在国际生物学期刊BMC Biology在线发表。该研究得到中科院战略性先导科技专项、中科院重大科技基础设施开放研究项目、国家自然科学基金国际(地区)重点合作研究项目、科技基础资源调查专项、种质资源库开放研究项目、国家自然科学基金项目、中科院青年促进会和云岭高端外国专家项目的支持,前期工作通过昆明植物所iFlora研究计划启动。
被子植物目级水平生命之树示意图,显示全部68个目和20个超目(I - XX)的系统发育关系
图2:被子植物科级水平生命之树示意图,显示全部20个超目和433科的系统发育关系,其中5个虚线连接的科(Apodanthaceae, Balanophoraceae, Mitrastemonaceae,Rafflesiaceae和Thismiaceae)根据原有研究结果设定。
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