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【新葡萄京娱乐场手机版】被子植物源点于三叠纪末尾时代瑞替期,扶持达尔文追溯被子植物的起点

文章作者:数理科学 上传时间:2019-11-17
被子植物起源于三叠纪晚期瑞替期

静子花具有被子植物中典型花朵的所有器官,包括花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊,这样的花在植物学中被称为“完全花”。按照目前人们对植物的认识,静子花属于被子植物中最大的类群——真双子叶植物,大约70%的被子植物种类都属于这个类群。更为重要的是,静子花并不是花萼和花瓣还未分化,或者虽然分化了但是排列不整齐的、比较原始的基部双子叶植物,而是属于核心真双子叶植物中的五瓣花类。

研究表明,被子植物起源于三叠纪晚期的瑞替期,明显早于确切的被子植物冠群最早化石年龄,并据此首次提出了被子植物化石记录与分子钟推算时间之间的“侏罗纪空缺”。此外,核心被子植物五大分支,即金粟兰目、木兰类、单子叶植物、金鱼藻目和真双子叶植物之间的关系仍然没有完全解析,暗示在被子植物早期分化阶段可能发生了辐射分化,或许发生了一定规模的灭绝事件,由此产生了令人困惑的“达尔文之谜”。自三叠纪晚期到晚白垩纪,被子植物的兴起、分化并逐渐取代裸子植物在陆表植物中占据主导地位,极大地影响了昆虫、两栖动物、哺乳动物、蕨类植物,以及许多其它生物类群的多样化进程。

真双子叶植物为什么会爆发?与当时的自然环境有什么关系?现在看来,白垩纪中期的许多重大事件都可能和植物界的这个突发事件有关。首先,被子植物的迅速分化与昆虫的协同演化密切相关。昆虫化石研究表明:昆虫的分化与被子植物在这一时期的迅速分化有一定的耦合关系。化石证据还表明,昆虫在早白垩世或者更早时期已经开始分化,与真双子叶植物的爆发存在一定关系但并不完全同步。这可以解释为,该时期昆虫和被子植物间的互利关系比以前更加成熟,为已经开始的被子植物分化锦上添花,并促进了被子植物生态系统地位的转变。但二者之间的互利,在多大程度上促成了真双子叶植物的爆发?这个问题还有待深入研究。

达尔文以后的140年间,被子植物的起源与早期演化一直是植物学、古生物学和进化生物学研究中的热点问题。近10年来,通过分化钟估算的被子植物起源时间大多指向侏罗纪甚至三叠纪,但古生物学公认的被子植物冠群最早的化石仅发现于早白垩纪,这一问题仍然悬而未决。

百余年后的今天,被子植物的起源时间已经被科学家追溯到更早的时代了。全球各地的古植物学家不仅在1亿多年前的下白垩统发现不少被子植物化石,在更早的侏罗系也发现了被子植物的身影。所以,被子植物的起源时间肯定是在更遥远的地质时代,而非白垩纪中期。这么一来,再提达尔文的“讨厌之谜”似乎是杞人忧天了。实际上,这个所谓的白垩纪中期的“被子植物起源”还真值得说道说道。

昆明植物研究所李德铢研究员带领的研究团队依托国家重大科技基础设施“中国西南野生生物种质资源库”,通过跨越五大洲的国际合作和协同攻关,选择被子植物全部64个目,涵盖85%现存科的2351个代表种,以裸子植物163种作为外类群,利用2881个质体基因组的80个基因,重建了被子植物高分辨率的质体基因组系统发育树,估算了被子植物科级以上主要分支的分化时间。

本文转自大自然杂志

发表于1998年的被子植物系统发育研究组系统是概要树,而此项新研究建立了被子植物基于质体基因组超级矩阵大数据和全面取样的真实树,它确认了被子植物八大主干支和22个分支的系统框架,有望全面更新旧有系统,它在科级水平上,揭示了41个科不同的系统位置,解决了10个科尚待解决的系统位置问题。

古老且微小的静子花

科技日报昆明5月7日电 被子植物的崛起重塑了生态系统格局,其起源和早期快速演化问题被达尔文称为“恼人之谜”,是植物学皇冠上的璀璨明珠。为解开这一谜题,中科院昆明植物研究所进行国际合作协同攻关,开展了迄今为止科级水平最广泛取样的被子植物系统发育基因组学研究,并取得重要进展。研究成果6日在国际植物学期刊《自然·植物》上在线发表。

目前,不断发现的化石证据将被子植物的起源时间从达尔文时期认定的白垩纪中期向前追溯到了更加遥远的侏罗纪。如:发现于辽西地区上中侏罗统的中华施氏果、中华星学花和潘氏真花,内蒙古中侏罗统的道虎沟太阳花和渤大侏罗草等化石。这些发现表明,当时被子植物已经呈现一定的多样性。而产自德国下侏罗统的小穗施氏果和新近在我国南京发现的南京花,可能把被子植物的起源时间往前推到了2亿多年前的三叠纪。无独有偶,欧洲科学家在三叠系地层分离出了无法和被子植物花粉区分的花粉化石。当然,目前要确认三叠纪已经出现被子植物还需要更加可靠的化石等证据。真正解开被子植物起源之谜,还有很长一段路要走。

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走向巅峰的被子植物

静子花复原图,雌蕊底部的蜜盘表明静子花的传粉可能与昆虫有关

静子花的发现促使人们重新审视白垩纪中期的化石记录。美丽的静子花并不孤独,它既不是那个时代唯一的花,也不是最早的真双子叶植物。人们已经在世界各地时代相近的地层中发现了多种类型的花和果实化石,与更老地层中此类化石的缺失形成了强烈对比。这些化石告诉人们,真双子叶植物在白垩纪中期经历了一次全球爆发。19世纪的古植物学研究并不十分深入,故当时人们以为被子植物“起源”于白垩纪中期,达尔文也不能摆脱这种认识的影响。现在看来,达尔文所说的“被子植物起源”实际上只是真双子叶植物的爆发而已,并不是真正的被子植物起源。

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