鵝掌楸的演化秘密

木蘭類植物是核心被子植物中較早演化出來的一支，其基因組信息對于理解被子植物的演化具有非常重要的意義。然而長期以來，學(xué)術(shù)界關(guān)于木蘭類植物、雙子葉植物與單子葉植物之間的演化關(guān)系，爭論不休。近期，研究者基于全基因組研究，從分子水平揭示了鵝掌楸為代表的木蘭類植物形成于單、雙子葉植物分化之前。這為植物演化關(guān)系提供了新的重要證據(jù)。同時研究者還對東亞-東部北美洲際間斷分布的中國鵝掌楸和北美鵝掌楸的群體演化、種內(nèi)多樣性和種間遺傳分化模式等進(jìn)行了全基因組水平的研究。結(jié)果顯示，與北美鵝掌楸相比，分布于中國的鵝掌楸具有更高的遺傳多樣性。通過歷史種群演化動態(tài)回溯研究，研究者發(fā)現(xiàn)，中國境內(nèi)東西走向的高山峻嶺聚集的復(fù)雜地形地貌，可能為第四紀(jì)冰川時期分布于中國的鵝掌楸提供了更有利的避難所生境，保存了較高的遺傳多樣性。（NaturePlantsv2019，5：18-25）

花開有時

闡明植物物候現(xiàn)象（如植物開花時間的變化）對于推進(jìn)人類的農(nóng)林牧業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。已有很多學(xué)者對影響植物物候現(xiàn)象的若干重要驅(qū)動因素進(jìn)行了研究，但其與微生物群落間的聯(lián)系，尤其是植物與根際微生物群的交互作用，還有待分析。有研究發(fā)現(xiàn)，不同基因型植物（如擬南芥）的代謝通路存在差異，這種差異也導(dǎo)致其根系分泌物的組成差異?？梢栽O(shè)想，不同根系分泌物因此富集到不同的根系微生物，而后者的代謝產(chǎn)物又可能反饋調(diào)節(jié)植物的生長和繁殖。為驗證該假設(shè)，研究者以擬南芥野生型和光合作用突變株pgr5為研究對象，設(shè)計了世代培養(yǎng)的實驗方法，即：將土壤微生物懸液接種到栽有無菌苗（野生型和pgr5突變株）的土中，待植株長大后，提取其中的土壤微生物并用于培養(yǎng)下一批無菌苗，如此重復(fù)，同時對每一代的微生物進(jìn)行16SrRNA基因測序，分析其中的微生物組成變化。結(jié)果顯示，在培養(yǎng)至第三代時，野生型和pgr5突變株的根系微生物組成差異顯著。同時，野生型擬南芥開花延遲，而pgr5突變株則開花提前。將第三代的野生型和pgr5突變株各自富集的微生物進(jìn)行N代謝相關(guān)測定，發(fā)現(xiàn)野生型擬南芥富集的微生物中氮固定基因（nifH）和氨氧化基因（amoA）的豐度較高，其微生物懸液脲酶活性和銨態(tài)氮含量也顯著高于pgr5突變株所富集的微生物，說明野生型擬南芥富集的微生物能通過硝化作用增加和延長N元素的生物利用率；此外，在野生型擬南芥富集的微生物中發(fā)現(xiàn)了一些具有吲哚乙酸（IAA）合成能力的微生物，土壤中也相應(yīng)檢測出較高濃度的IAA和較低濃度的色氨酸（細(xì)菌合成IAA的底物）。通過向擬南芥水培培養(yǎng)液中添加IAA，研究者進(jìn)一步證實了土壤微生物通過分泌IAA延遲植物開花的代謝網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。這表明，在植物根際分泌物重塑根際微生物的同時，根際微生物可通過調(diào)節(jié)土壤N循環(huán)和分泌植物激素（如IAA）來反饋調(diào)控植物的生長和開花。(Microbiome2018,6:231)

緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)蕨類新類群

在植物界中，蕨類植物作為植物演化進(jìn)程中的一個關(guān)鍵類群，是植物系統(tǒng)發(fā)育、大尺度宏演化過程及生態(tài)環(huán)境和氣候變化的直接"見證者"。在現(xiàn)代植物中，蕨類植物作為種子植物的姊妹群，是構(gòu)建"生命之樹"系統(tǒng)工程、研究陸生植物起源演化的一個關(guān)鍵類群。然而，由于蕨類植物的主體為草本類群，很難保存為化石，而包含繁殖器官（即孢子囊和孢子）的化石更為罕見。琥珀內(nèi)保存的化石標(biāo)本在這方面卻具有獨(dú)特的優(yōu)勢。近年來，緬甸琥珀研究持續(xù)升溫，對比緬甸琥珀內(nèi)昆蟲化石的研究，緬甸琥珀中的蕨類植物化石研究較少，目前僅有德國和美國研究者的幾例報道，而且報道過的類群單一，均為水龍骨類，其他類群的研究尚未見報道。近期，研究者通過對緬甸琥珀中蕨類植物化石的系統(tǒng)研究，基于精美保存的繁殖器官形態(tài)解剖特征首次在琥珀中發(fā)現(xiàn)了蕨類植物另一個類群——樹蕨類。綜合對比相關(guān)的現(xiàn)存植物類群和化石植物類群，確定發(fā)現(xiàn)的樹蕨類為白堊密錐蕨，該新種的現(xiàn)存相近種目前僅分布于太平洋東南部的胡安費(fèi)爾南德茲群島（智利），是典型的殘遺類群；化石新種的發(fā)現(xiàn)證明該類植物曾經(jīng)分布于勞亞大陸。同時還發(fā)現(xiàn)和建立了水龍骨類中鱗始蕨科的一新屬——原始烏蕨屬，通過與鱗始蕨科現(xiàn)代和化石類群進(jìn)行綜合對比，探討了該科植物的起源和多樣性演變。（Cretaceous Research 2018，https://doi.org/10.1016/j.cretres.2018.12.010；2019，https://doi.org/10.1016/j.cretres.2019.01.002）