植物

種子植物大類群的起源與系統(tǒng)發(fā)育

現(xiàn)生種子植物包括蘇鐵目、銀杏目、松柏目、買麻藤目和被子植物五大類群。這五大類群的起源和系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系是植物演化生物學(xué)最核心的科學(xué)問題之一，但很多關(guān)鍵問題仍存在較大爭(zhēng)議。作為現(xiàn)生類群中間環(huán)節(jié)的絕滅化石類群對(duì)闡明五大類群的起源和系統(tǒng)發(fā)育具有關(guān)鍵作用。最近，研究者通過對(duì)蒙古國(guó)早白堊世大量三維立體保存的種子植物實(shí)體化石進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)哈里斯蘇鐵杉和產(chǎn)于同一地層的雌球果克拉西洛夫果屬于同一植物的不同器官。此外，它們的平列型氣孔器還見于雌球果史威登堡果和準(zhǔn)蘇鐵果。這種氣孔器非常獨(dú)特，表明這幾個(gè)化石類群屬于同一大類植物?；谛螒B(tài)學(xué)數(shù)據(jù)的譜系分析顯示，現(xiàn)生五大類群中買麻藤植物和被子植物構(gòu)成姊妹群；而分子譜系學(xué)分析則表明，買麻藤植物和被子植物親緣關(guān)系甚遠(yuǎn)，它們和松柏類或松科是姊妹群。平列型氣孔器被認(rèn)為是被子植物和買麻藤類、本內(nèi)蘇鐵類（一種已絕滅的種子植物）的一個(gè)共同衍征，以往從未見報(bào)道于松柏類。準(zhǔn)蘇鐵果，克拉西洛夫果和史威登堡果通常被認(rèn)為屬于早期松柏類植物，但它們的葉片蘇鐵杉具有平列型氣孔器，表明它們和本內(nèi)蘇鐵植物及買麻藤植物也有可能存在親緣關(guān)系。本項(xiàng)研究暗示早期松柏類和本內(nèi)蘇鐵植物、買麻藤類植物的親緣關(guān)系，為協(xié)調(diào)形態(tài)譜系分析和分子譜系分析的矛盾提供了有力的線索和證據(jù)。

假托勒葉因具有二歧分叉的葉脈、零星分布的單唇式氣孔器和葉脈間具有樹脂體等特征，通常被認(rèn)為是一類已絕滅的銀杏類植物。蒙古早白堊世地層產(chǎn)有具樹脂假托勒葉和沼生假托勒葉兩種假托勒葉。具樹脂假托勒葉的種子器官蒙古烏馬托鱗片為三維立體保存。更有意思的是，它具有完全不同于現(xiàn)生銀杏的種子著生結(jié)構(gòu)。蒙古早白堊世的材料顯示，烏馬托鱗片類似一把傘，傘頂四裂，而種子則著生于傘柄的頂端，每一裂片對(duì)應(yīng)一枚種子，整個(gè)種子器官著生四枚種子。和烏馬托鱗片相似的沃拉迪瑪麗屬每一種子器官的傘頂具有八個(gè)裂片，共著生八枚種子。上述兩個(gè)屬的種子著生結(jié)構(gòu)不同于任何現(xiàn)生植物，卻類似于種子蕨中的盾籽植物和盔籽植物。也就是說，烏馬托鱗片-假托勒葉植物長(zhǎng)有類似銀杏的葉，卻具有類似種子蕨的種子器官。這支持銀杏起源于種子蕨的假說。通常認(rèn)為，種子蕨在白堊紀(jì)末已經(jīng)絕滅，如果銀杏起源于種子蕨，現(xiàn)生銀杏有可能是包括盾籽植物和盔籽植物在內(nèi)的一個(gè)大類群的最后孑遺分子。（Journal of Systematic Palaeontology 2017，1-27；PNAS 2017，114：E2385-E2391）

古老樹種仍"稱霸"亞馬遜

在15至16世紀(jì)歐洲人將天花等傳染病帶到亞馬遜地區(qū)后，數(shù)百萬(wàn)土著居民死亡，諸多當(dāng)?shù)匚幕帘劳呓?。但并非所有的東西都消失了，這里留下了數(shù)不清的翠綠"遺產(chǎn)"——棕櫚樹等植物依舊欣欣向榮?，F(xiàn)在，研究者表示，前哥倫布時(shí)期的當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)亞馬遜雨林的多樣性有深遠(yuǎn)影響，他們讓喜愛的物種成為了這里的優(yōu)勢(shì)物種。在亞馬遜地區(qū)，植物栽培最早始于8000多年前。為了更好地理解這一栽培的持久影響，巴西的研究者對(duì)一個(gè)現(xiàn)有數(shù)據(jù)集進(jìn)行了分析，其中包括了亞馬遜地區(qū)內(nèi)1000多塊林地及超過4000種植物。結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)了85種曾被哥倫布時(shí)期前的人短暫、部分或完全栽培的植物，比未經(jīng)栽培的植物更可能成為優(yōu)勢(shì)物種。此外，研究者還認(rèn)為，栽培的植物還被發(fā)現(xiàn)集中于考古遺址附近，這些遺址包括哥倫布之前的居住地和巖石藝術(shù)場(chǎng)所等。而且，栽培植物在亞馬遜東部和西南部尤其豐富。研究者稱，前哥倫布時(shí)期居民對(duì)亞馬遜雨林的影響或比之前預(yù)期的大得多。（Science 2017，355：925-931）