研究人员为开花植物构建了新的家谱

一个国际科学家团队为近 8,000 个属(约 60%)的开花植物(被子植物)创造了生命之树。这一成就为开花植物的进化史及其在地球上的生态主导地位的崛起提供了新的线索。

开花植物约占陆地上所有已知植物生命的 90%，并且几乎在地球上的任何地方都可以找到它们——从最潮湿的热带地区到南极半岛的岩石露头。

这些植物起源于 1.4 亿多年前，之后迅速取代了其他维管植物，包括它们现存的近亲——裸子植物(具有裸露种子的非开花植物，如苏铁、针叶树和银杏)。

我们对开花植物如何在起源后不久就占据主导地位的理解困扰了几代科学家，包括查尔斯·达尔文。

在新的研究中，作者使用了来自 9,500 多个物种的 18 亿个遗传密码，涵盖近 8,000 个已知的开花植物属(约 60%)。其中 800 多个物种以前从未进行过 DNA 测序。

“分析如此大量的数据以解码隐藏在数百万条 DNA 序列中的信息是一个巨大的挑战，”邱园皇家植物园的研究员 Alexandre Zuntini 博士说。

“但它也提供了重新评估和扩展我们对植物生命树的知识的独特机会，为探索植物进化的复杂性打开了一个新窗口。”

密歇根大学进化生物学家斯蒂芬·史密斯教授说：“每当我们走进树林时，开花植物都会为我们提供食物、衣服和问候。”

“一个多世纪以来，构建开花植物生命之树一直是进化生物学领域的重大挑战和目标。”

“这个项目为大多数开花植物属提供了海量数据集，并提供了一种完成这一目标的策略，使我们更接近这一目标。”

“该团队面临的最大挑战之一是许多基因区域背后意想不到的复杂性，其中不同的基因讲述着不同的进化历史。”

“必须制定程序来以前所未有的规模检查这些模式。”

开花植物的生命之树，就像我们自己的家谱一样，使科学家能够了解不同物种之间的关系。

通过比较不同物种之间的 DNA 序列来发现生命之树，以识别随着时间的推移而积累的变化(突变)，就像分子化石记录一样。

在这项研究中，开发了新的基因组技术，可以从每个样本中磁性捕获数百个基因和数十万个遗传密码字母，比早期方法多了几个数量级。

该团队的方法的一个关键优势是，即使 DNA 严重受损，它也能够对各种新旧植物材料进行测序。

世界植物标本馆藏品中蕴藏着巨大的干燥植物材料宝库，其中包括近 4 亿份植物科学标本，现在可以进行基因研究。

“在很多方面，这种新颖的方法使我们能够与过去的植物学家合作，利用历史植物标本馆标本中蕴藏的丰富数据，其中一些标本的收集时间可以追溯到 19 世纪初，”Dr.威廉·贝克 (William Baker)，英国邱园皇家植物园的研究员。

“我们杰出的前辈，如查尔斯·达尔文或约瑟夫·胡克，无法预料到这些标本在当今的基因组研究中会有多么重要。”

“在他们有生之年，DNA 甚至都没有被发现。我们的工作表明这些令人难以置信的植物博物馆对于地球生命的开创性研究有多么重要。”

“谁知道其中还有哪些其他未被发现的科学机会?”

该团队的研究结果发表在《自然》杂志上。