全球科學家攜手重建被子植物“生命之樹”

被子植物，即有花植物，占據陸地植物種類的90%，其起源和早期快速演化問題被達爾文稱為“惱人之謎”，也成為植物學、進化生物學和古生物學家持續關注的熱點問題。

最近30多年來，科學家們嘗試利用DNA序列重建了被子植物的生命之樹，極大地改變了我們對被子植物進化歷史的認識。

近期，英國皇家植物園邱園植物和菌物生命之樹研究團隊牽頭組織的國際合作團隊利用被子植物353個核基因探針捕獲的數據，構建了迄今取樣最完整的基于核基因數據的被子植物“生命之樹”。

4月24日，這項研究在《自然》上發表。全球共27個國家138個研究機構或大學的279位研究人員參與了該項工作，包括來自中國科學院昆明植物研究所、華南植物園，中國醫學科學院、成都中醫藥大學和西南林業大學的團隊。

基于353個核基因的被子植物系統發育樹。科研團隊供圖

其中，昆明植物研究所研究員李德銖帶領的科研團隊參與了部分研究材料的獲取、實驗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個屬，屬級水平取樣達58%，為前期研究的15倍，同時利用200個化石校正點推算了被子植物的起源及早期演化歷史。

科研人員介紹，這是一項解碼館藏標本DNA數據的前沿研究。該研究共獲取了被子植物9506個代表種的樣本，其中超過3400種的材料來自48個國家163個標本館，其中大約800個種的DNA數據為首次獲得。根據世界自然保護聯盟的紅色名錄（IUCN），已測序的物種中有511個已瀕臨滅絕。

此外，該研究可以有效利用低質量的DNA，成功地對1829年在尼泊爾采集的球花福祿草標本進行測序并獲得有效DNA序列。這些來自館藏標本的數據對于探討被子植物演化歷史的關鍵節點至關重要。

同時，這項研究揭示被子植物主要支系經歷了錯綜復雜的演化歷史，為揭開達爾文“惱人之謎”邁出關鍵一步。在獲得被子植物穩定拓撲結構的基礎上，研究人員利用200個化石標定點，推算了該類群的起源及演化歷史，發現被子植物經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，此時超過80%的目已經存在，第二次是在新生代（大約4000萬年前）并與全球氣溫下降的時間相吻合。

科研人員表示，正如人們可以根據元素周期表來預測元素的性質一樣，物種在生命之樹上的位置能讓科學家更方便快捷的預測其相關屬性，新的數據對于許多科學領域將有很大的潛在利用價值。

研究團隊呼吁加強國際合作，并將免費釋放相關的數據，期盼這些數據能夠得到各國科學家的充分利用。

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