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科研進(jìn)展

薔薇分支I非固氮支系花粉性狀演化研究取得新進(jìn)展

文章來源:東亞生物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 | 發(fā)布時(shí)間：2018-09-28 | 作者:陶至彬 | 瀏覽次數(shù)： | 【打印】【關(guān)閉】

　　孢粉形態(tài)學(xué)作為廣義形態(tài)學(xué)的重要組成部分，是建立植物高等級(jí)分類階元的一個(gè)重要依據(jù)。隨著大量花粉形態(tài)數(shù)據(jù)的不斷累積，以及分子系統(tǒng)學(xué)研究的快速發(fā)展，使得利用花粉形態(tài)性狀重新審視被子植物各大分支及目和科的系統(tǒng)演化關(guān)系成為可能。

　　近期，中國科學(xué)院昆明植物研究所王紅研究員和李德銖研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)與英國愛丁堡植物園Stephen Blackmore 教授和Alexandra H. Wortley博士合作，基于薔薇分支I的非固氮支系，包括衛(wèi)矛目（Celastrales）, 酢漿草目（Oxalidales）和金虎尾目（Malpighiales）（統(tǒng)稱為COM 分支）以及蒺藜目（Zygophyllales）的葉綠體基因組的系統(tǒng)發(fā)育框架，對(duì)該支系所有4個(gè)目47科中的45科169個(gè)代表屬21個(gè)花粉形態(tài)性狀進(jìn)行了演化重建分析。研究表明，花粉形狀和大小、外萌發(fā)孔形狀和位置、覆蓋層紋飾等性狀在非固氮支系中呈現(xiàn)出較高的多樣性。部分花粉性狀呈現(xiàn)出明顯的演化趨勢(shì)，包括萌發(fā)孔數(shù)目增多、萌發(fā)孔位置由沿赤道向球面分布演化、外萌發(fā)孔形狀由溝狀向孔狀演化、覆蓋層紋飾由簡單向復(fù)雜演化。花粉形態(tài)性狀具重要分類意義，例如，環(huán)紋（Annulus）的出現(xiàn)支持COM 分支具有最近的共同原始祖先。此外，演化相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，在非固氮支系中花粉外壁較薄、上覆蓋層存在分別與風(fēng)媒傳粉之間存在顯著的相關(guān)性。

　　該研究成果以“Evolution of angiosperm pollen. 6. The Celastrales, Oxalidales and Malpighiales (COM) clade and Zygophyllales”為題，以系列文章發(fā)表于國際植物學(xué)主流期刊 Annals of the Missouri Botanical Garden。博士生陶至彬?yàn)樵撜撐牡牡谝蛔髡摺?/span>

　　據(jù)悉，根據(jù)被子植物系統(tǒng)發(fā)育研究組（APG IV）系統(tǒng)，薔薇I分支包括了COM分支、共生固氮支系的4個(gè)目（豆目、薔薇目、葫蘆目和殼斗目），以及蒺藜目。該項(xiàng)研究是王紅研究員主持的國家自然科學(xué)基金國際(地區(qū))合作重大研究項(xiàng)目“被子植物花粉形態(tài)性狀演化及其驅(qū)動(dòng)因子”系列研究中的第6部分。該項(xiàng)目通過大尺度、大規(guī)模的取樣和大數(shù)據(jù)源，利用分子系統(tǒng)學(xué)多種分析方法，系統(tǒng)開展被子植物花粉形態(tài)演化式樣的研究，以厘清被子植物花粉多樣性起源和演化問題，并進(jìn)一步探討主要的驅(qū)動(dòng)因子。目前已發(fā)表系列文章6篇。

　　文章鏈接（doi: 10.3417/2018074）

　　圖1. 薔薇分支I非固氮支系類群花粉掃描和透射電鏡圖片。A–D，Malpighia glabra L.，金虎尾科, 金虎尾目。–A，單粒、3個(gè)萌發(fā)孔（共6個(gè)）均勻地分布于球面上。–B，孔裝萌發(fā)孔具有環(huán)紋。–C, 皺紋狀覆蓋層。 –D，顆粒狀覆蓋下層。E–I，Medusagyne oppositifolia Baker，金蓮木科，金虎尾目。 –E，單粒、具有3個(gè)孔狀萌發(fā)孔以及每孔均具環(huán)紋。–F，花粉異極。 –G，條紋至皺紋狀紋飾。 H，柱狀覆蓋下層。I–L，Geissois superba Gillespie，火把樹科，酢漿草目。 –I，溝狀萌發(fā)孔。 –J，圓形極面觀、以及兩個(gè)溝狀萌發(fā)孔。–K，細(xì)穿孔狀覆蓋層。 –L，小刺狀覆蓋上層紋飾。

　　圖2. 豆類植物非固氮分支花粉形態(tài)性狀演化式樣。基于 Xi 等（2012）的系統(tǒng)發(fā)育樹，利用CHB分析法對(duì)21個(gè)花粉性狀以及傳粉綜合征的演化式樣圖（性狀1和3沒有發(fā)生性狀轉(zhuǎn)變）。長方形表示花粉性狀的轉(zhuǎn)變；菱形表示傳粉綜合征的轉(zhuǎn)變。“∨”下方數(shù)字表示轉(zhuǎn)變前的性狀狀態(tài)；“∨”上方數(shù)字表示轉(zhuǎn)變后的性狀狀態(tài)。

　　圖3. 豆類植物非固氮分支花粉形態(tài)性狀演化式樣（續(xù)上）。

　?。ㄘ?zé)任編輯：李雪）

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