中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所22日發(fā)布消息稱，該所科研人員參與的研究團(tuán)隊(duì)在豆科系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)和根瘤菌固氮共生演化研究中取得新進(jìn)展，破解豆科植物在“恐龍大滅絕”時(shí)期得以幸存并繁衍成為被子植物最成功的類群之一的“密碼”。
豆科是開(kāi)花植物中最大的科之一，有約765屬近20000種，貢獻(xiàn)全球27%的作物產(chǎn)量。研究顯示，豆科的祖先起源于大約距今6700萬(wàn)年前，即“恐龍大滅絕”時(shí)期。這一時(shí)期，包括裸子和蕨類植物等在內(nèi)的大約五分之三的物種發(fā)生滅絕，豆科卻得以幸存。豆科植物與根瘤菌共生固氮體系，是自然界固氮效率最高、固氮量最大的生物固氮系統(tǒng)，每年可以固定17.2×107噸氮元素。
近日，中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所研究員伊廷雙、復(fù)旦大學(xué)副研究員黃建勛、美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)教授馬紅等團(tuán)隊(duì)共12位研究人員，通過(guò)國(guó)際合作廣泛取樣、大規(guī)模RNA測(cè)序或淺層DNA測(cè)序，新獲得391個(gè)豆科物種的700多萬(wàn)核基因轉(zhuǎn)錄本的序列數(shù)據(jù)，結(jié)合其它已發(fā)表的基因序列數(shù)據(jù)集，覆蓋豆科所有的6個(gè)亞科59個(gè)族或族級(jí)分支的共計(jì)463種。
基于這些數(shù)據(jù)，科研人員得到高解析和高支持的豆科系統(tǒng)樹，解決一些長(zhǎng)期存在爭(zhēng)議的系統(tǒng)關(guān)系。同時(shí)，在豆科中鑒定到28次全基因組二倍化或者三倍化加倍事件;并針對(duì)豆科亞科之間多個(gè)異源多倍化的假說(shuō)進(jìn)行65個(gè)豆科物種數(shù)據(jù)的比較分析，支持豆科祖先經(jīng)歷多倍化。
研究表明，豆科早期全基因組復(fù)制事件可能為穩(wěn)定有效的固氮根瘤提供豐富的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)，為一系列生理、生態(tài)性狀的演化提供內(nèi)在條件。同時(shí)，“恐龍大滅絕”時(shí)期物種大滅絕為豆科物種提供更多的生態(tài)位，及豆科穩(wěn)定高效的固氮能力協(xié)同促進(jìn)自身物種的多樣化進(jìn)程，使之最終演化成為一個(gè)成功的被子植物類群。
這一研究為了解新生代物種多樣性提供重要的視角。相關(guān)研究成果于近日發(fā)表在植物科學(xué)權(quán)威期刊Molecular Plant上。(記者胡遠(yuǎn)航)
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