裸子植物物种多样化和表型进化原来是这样！

科技日报记者 赵汉斌

记者20日从中国科学院昆明植物研究所获悉，该所伊廷双和李德铢团队与多个国外研究团队合作，在裸子植物物种多样化和表型进化研究取得重要进展。伦敦时间7月19日，国际植物学顶级期刊《自然·植物》在线发表了这一研究成果。

基于转录组数据的裸子植物的物种树，显示基因复制、染色体数目变化和基因组加倍与物种多样性转变的关系。（图源：昆明植物研究所）

“确定生命之树中物种多样性和表型差异产生的主要内部和外部驱动力，是进化生物学研究的主要挑战之一。”李德铢研究员介绍，对于绿色植物，全基因组复制亦即多倍化，是重要的进化驱动力，但此前人们仍不清楚全基因组复制是否能与响应气候变化，以及新生态机遇的适应性辐射演化等进化过程一起塑造宏观进化模式。现存的裸子植物支系明显经历了古辐射演化、大量灭绝事件、超常的形态停滞和近期多样化等复杂历史，但裸子植物进化主要阶段的相关性和原因在很大程度上仍不清楚。

依托中国西南野生生物种质资源库，中国科学院昆明植物研究所伊廷双和李德铢团队与美国密西根大学、佛罗里达大学，以及宾夕法尼亚州立大学的研究团队合作，开展了裸子植物多样性宏进化模式的研究。合作团队整合新测序的转录组数据和多类型数据，检验了裸子植物包括基因和基因组复制，基因组大小和染色体数目在的基因组进化与表型创新、物种多样化和气候生态位的关系。

裸子植物主要支系同时发生的基因复制峰和表型创新峰（图源：昆明植物研究所）

研究发现，伴随着现存裸子植物主要支系的起源，发生了全基因组复制和基因组大小变化，裸子植物可能存在一次共有的多倍化事件。此外，该研究显示了基因复制峰与表型创新峰共发生，第一次在宏观尺度上证明了基因复制和表型创新的直接关系。

研究还发现，自被子植物崛起以来，裸子植物大多数多样化变化与全基因组复制事件不相关，而与裸子植物加快占领较干冷气候环境相关。这表明生态机遇特别是晚新生代的生态机遇，以及生境异质性驱动了现存裸子植物物种多样性的复兴。此项研究深刻理解了裸子植物多样性和表型进化的过程，对探讨植物微观和宏观进化的主要驱动力具有广泛而深刻的启示意义。