谁是地球上最古老的开花植物类群?

作者: 张亮生

来源: 自然

发布日期: 2020-01-12 12:00:00

福建农林大学张亮生教授及其合作者在《自然》上发表文章,揭示了蓝星睡莲的高质量基因组及其在早期开花植物进化中的重要性。研究显示,睡莲是古老的被子植物,具有重要的进化地位和基础研究价值,对园艺育种等应用具有重要参考价值。

很多人会疑惑睡莲和荷花是同一类型吗?它们虽然长相类似,但实际上亲缘关系距离很远。2020年1月2日,福建农林大学张亮生教授及其合作者在《自然》的一篇文章表示他们获得了蓝星睡莲的高质量基因组。由于睡莲独特的进化位置,其基因组与转录组结果展示了早期开花植物的进化特点和特征;同时解析了睡莲的花器官发育和花香花色调控基因,对园艺育种等应用具有重要参考价值。

睡莲是古老的被子植物,具有重要的进化地位和基础研究价值。作为早期被子植物类群,睡莲基因组和生物学特点对理解被子植物快速辐射具有重要的意义。

虽然睡莲和荷花长相类似,但亲缘关系距离很远。荷花属于真双子叶,之前认为它们属于同一类型实属误解。从广义上来讲,睡莲目中有三个科,接近100个物种,从狭义上讲,睡莲科睡莲属中5个亚属,也有70多个种,而荷花只有2种;睡莲具有更强的适应性和更为广泛的分布范围;荷花的花色具有黄、红、白三种主色,而睡莲具有更加丰富的花色,包括了黄、红、白、蓝、紫和各种嵌色系。

睡莲目、无油樟目与木兰藤目三个早期被子植物类群,称为ANA被子植物类群。ANA被子植物类群,与单子叶、核心双子叶、以及木兰类等一起组成现在的被子植物,后者被称为核心被子植物。关于谁是地球上最古老的开花植物类群,仍存在争论。尽管2013年美国科学家完成了无油樟基因组工作,但没有解决其系统位置上的分歧,因此研究睡莲的基因组不仅能解决谁是现存最早的被子植物类群的问题,也为开花植物进化提供研究资源。

2020年1月2日,福建农林大学张亮生教授及其合作者在《自然》上正式出版了题为《睡莲基因组和早期开花植物的进化》的论文。张亮生教授介绍项目实施过程及主要科学发现。该项目2015年启动,至今有5年时间,研究者获得了蓝星睡莲的高质量基因组。由于睡莲独特的进化位置,其基因组与转录组结果展示了早期开花植物的进化特点和特征;同时解析了睡莲的花器官发育和花香花色调控基因,对园艺育种等应用具有重要参考价值。

睡莲目中蓝星睡莲,因其基因组小,只有400M,在海南3-4个月就能完成整个生活史;此外睡莲种子多,一个果实里有几千粒种子。蓝星睡莲的这些特点是十分理想的模式植物。此外,睡莲目是早期被子植物类群,对于研究被子植物的起源和早起进化具有特殊的意义。睡莲具有花色花香,而模式植物拟南芥和水稻几乎没有花色花香而无法开展相关研究,通过睡莲可以开展花色花香研究。

花色花香是园艺植物非常重要的性状,了解背后的分子机制是分子遗传育种的基础。

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