被子植物的崛起重塑了全球各大陸塊主要生態(tài)系統(tǒng)格局，被子植物的起源和早期快速演化問(wèn)題是植物學(xué)皇冠上的璀璨明珠。1879年，達(dá)爾文在給時(shí)任英國(guó)皇家植物園（邱園）主任J. D. Hooker爵士的信中稱之為一個(gè)“惱人之謎”。此后的140年間，被子植物的起源與早期演化一直是植物學(xué)、古生物學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題。近十年來(lái)，通過(guò)分化鐘估算的被子植物起源時(shí)間大多指向侏羅紀(jì)（Jurassic）甚至三疊紀(jì)（Triassic），但古生物學(xué)公認(rèn)的被子植物冠群最早的化石僅發(fā)現(xiàn)于早白堊紀(jì)(Cretaceous)，這一問(wèn)題仍然懸而未決。
中國(guó)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)，多年來(lái)致力于植物系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)的研究。研究團(tuán)隊(duì)依托國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)”，通過(guò)跨越亞洲、北美洲、歐洲、非洲和大洋洲的國(guó)際合作和院內(nèi)、所內(nèi)協(xié)同攻關(guān)，開(kāi)展了迄今為止科級(jí)水平最廣泛取樣的被子植物系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)研究。該研究選擇被子植物全部64個(gè)目，涵蓋85％現(xiàn)存科的2351個(gè)代表種，以裸子植物163種作為外類(lèi)群，利用2881個(gè)質(zhì)體基因組的80個(gè)基因重建了被子植物高分辨率的質(zhì)體基因組系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)（Plastid Phylogenomic Angiosperm, PPA）。在此基礎(chǔ)上，選擇了62個(gè)化石校準(zhǔn)點(diǎn)，估算了被子植物科級(jí)以上主要分支的分化時(shí)間。研究表明，被子植物起源于三疊紀(jì)晚期的瑞替期（Rhaetian，~209 Ma：267-187 Ma，95％HPD），明顯早于確切的被子植物冠群最早化石年齡，并據(jù)此首次提出了被子植物化石記錄與分子鐘推算時(shí)間之間的“侏羅紀(jì)空缺（Jurassic gap）”。此外，核心被子植物五大分支，即金粟蘭目（Chloranthales），木蘭類(lèi)（magnoliids），單子葉植物（monocots），金魚(yú)藻目（Ceratophyllales）和真雙子葉植物（eudicots）之間的關(guān)系仍然沒(méi)有完全解析，暗示在被子植物早期分化階段可能發(fā)生了輻射分化，或許發(fā)生了一定規(guī)模的滅絕事件，由此產(chǎn)生了令人困惑的“達(dá)爾文之謎”。自三疊紀(jì)晚期到晚白堊紀(jì)，被子植物的興起、分化并逐漸取代裸子植物在陸表植物中占據(jù)主導(dǎo)地位，極大地影響了昆蟲(chóng)、兩棲動(dòng)物、哺乳動(dòng)物、蕨類(lèi)植物，以及許多其它生物類(lèi)群的多樣化進(jìn)程。
1993年，參與該研究的主要合作者M(jìn)ark Chase院士、Douglas Soltis和Pamela Soltis院士夫婦等40位植物學(xué)家通過(guò)對(duì)499個(gè)代表物種質(zhì)體rbcL基因序列構(gòu)建立了被子植物的第一棵分子系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，并直接催生了發(fā)表于1998年的被子植物系統(tǒng)發(fā)育研究組（APG）系統(tǒng)。目前，APG系統(tǒng)已取代被子植物的其它分類(lèi)系統(tǒng)占據(jù)主流位置，并于2016年更新到第四版（APG IV）。實(shí)際上，APG系統(tǒng)樹(shù)是基于大量研究繪制的概要樹(shù)（summary tree），而本研究則建立了被子植物基于質(zhì)體基因組超級(jí)矩陣大數(shù)據(jù)和全面取樣的真實(shí)樹(shù)（explicit tree）。PPA確認(rèn)了被子植物八大主干支（祖?zhèn)飨担┖?2個(gè)分支（或演化階）的系統(tǒng)框架，有望全面更新APG IV系統(tǒng)。與APG IV相比，在目級(jí)水平上，被子植物6個(gè)目的系統(tǒng)位置存在差異，6個(gè)關(guān)系不確定目的系統(tǒng)位置在該研究中得到了解決，3個(gè)支持率低而未確定的關(guān)系得到確認(rèn)。與APG系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)版相比，在科級(jí)水平上，揭示了41個(gè)科不同的系統(tǒng)位置，解決了10個(gè)科尚待解決的系統(tǒng)位置問(wèn)題。
5月6日，該研究成果以“Origin of angiosperms and the puzzle of the Jurassic gap”為題在國(guó)際植物學(xué)頂級(jí)期刊Nature Plants在線發(fā)表。昆明植物研究所李洪濤、伊廷雙、高連明、馬朋飛和張挺博士，以及楊俊波正高級(jí)工程師和美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)Matthew Gitzendanner博士為論文共同第一作者，李德銖研究員和Pamela Soltis 院士為共同通訊作者。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（No. XDB31000000）、中國(guó)科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施開(kāi)放研究項(xiàng)目（No. 2017-LSF-GBOWS-02）、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No. 31570333）、中國(guó)科學(xué)院青年促進(jìn)會(huì)（No. 2015321）、國(guó)家萬(wàn)人計(jì)劃和云嶺高端外國(guó)專家項(xiàng)目的支持，前期工作通過(guò)昆明植物所iFlora創(chuàng)新項(xiàng)目（No. 2014-4-11）啟動(dòng)。
Nature Plants同時(shí)發(fā)表了專題評(píng)論。
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