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　　水龍骨目（Polypodiales, 又稱為水龍骨類polypods）是現(xiàn)生蕨類植物的核心類群，包括28科253屬8700多種，占蕨類物種總數(shù)的80%以上。迄今為止，水龍骨目內(nèi)科級(jí)關(guān)系仍未得到解決或支持不足，主要譜系的起源、分化時(shí)間估算仍具很大爭議。中國科學(xué)院昆明植物研究所李德銖研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)近年來致力于維管植物的植物系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)研究。該團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國密蘇里植物園Li-Bing Zhang教授、美國史密森尼研究院國家自然歷史博物館的Jun Wen教授、臺(tái)灣清華大學(xué)的Li-Yaung Kuo博士、巴西里約熱內(nèi)盧植物研究所的Claudine M. Mynssen博士和西雙版納熱帶植物園的Harald Schneider研究員等，對(duì)水龍骨目全部28科109屬（43%的屬）208種進(jìn)行取樣，利用第二代測序技術(shù)新獲取27科100屬160種的質(zhì)體基因組序列。在重新評(píng)估中國東北地區(qū)早白堊紀(jì)水龍骨類化石和緬甸白堊紀(jì)水龍骨類琥珀化石的基礎(chǔ)上，利用系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)方法和多種分析策略，包括罰分似然算法和貝葉斯推斷算法以及三種不同的分子定根策略的組合，對(duì)水龍骨目的科級(jí)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進(jìn)行重建、并對(duì)其早期演化歷史進(jìn)行推演。

　　研究表明，基于質(zhì)體基因組的系統(tǒng)發(fā)育分析較好地解析了水龍骨目深層系統(tǒng)關(guān)系，其6個(gè)亞目（主要分支）和絕大多數(shù)科間關(guān)系均獲得高度支持（圖1）。六種不同分析所展現(xiàn)的水龍骨目早期多樣化模式大體一致（圖2）；不同分析策略主要對(duì)水龍骨目最深層節(jié)點(diǎn)的時(shí)間估算產(chǎn)生顯著影響，而對(duì)核心的真水龍骨類（eupolypods）的分化時(shí)間估算影響不大（圖3）?？傮w來看，水龍骨目的起源可追溯至三疊紀(jì)，主要分支在侏羅紀(jì)均已出現(xiàn)；侏羅紀(jì)晚期至早白堊紀(jì)時(shí)期水龍骨目的演化速率明顯升高，真水龍骨類發(fā)生輻射演化，其大部分科在這一時(shí)期起源（圖2和3）。通過比較水龍骨目和被子植物（Li et al. 2019. Nature Plants）的早期多樣化模式，推測水龍骨目和被子植物在白堊紀(jì)陸地革命（Cretaceous Terrestrial Revolution）前期同時(shí)發(fā)生多樣化，兩者的起源時(shí)間均應(yīng)早于白堊紀(jì)。

　　本研究揭示的水龍骨目和被子植物同期多樣化的模式，填補(bǔ)了對(duì)陸地植被革命如何塑造現(xiàn)今生態(tài)系統(tǒng)的部分認(rèn)知空白。研究成果以“Simultaneous diversification of Polypodiales and angiosperms in the Mesozoic”為題于近期發(fā)表在進(jìn)化生物學(xué)主流期刊Cladistics上。昆明植物研究所種質(zhì)資源庫杜新宇博士和盧金梅副研究員為論文共同第一作者，李德銖研究員、Harald Schneider研究員和盧金梅副研究員為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31970232）和中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDB31000000）等共同資助。

　　文章鏈接

 

圖1 水龍骨目系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系

 

圖2 水龍骨目和被子植物多樣化模式比較

 

圖3 水龍骨目的時(shí)間推斷結(jié)果比較