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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

研究揭示殼斗目形態(tài)多樣性演化

2025-08-21 昆明植物研究所

【字體：大中小】

語(yǔ)音播報(bào)

前期有研究認(rèn)為形態(tài)多樣性與物種多樣化存在關(guān)聯(lián)，但多項(xiàng)研究不支持這一推論。植物創(chuàng)新性狀的產(chǎn)生可能與基因組加倍事件導(dǎo)致的基因復(fù)制相關(guān)，且新性狀演化常發(fā)生在基因組沖突顯著的系統(tǒng)發(fā)育節(jié)點(diǎn)。這表明，通過(guò)性狀與基因組數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析，有望揭示性狀演化的可能機(jī)制。因此，有必要對(duì)性狀演化、基因組變化及多樣化過(guò)程進(jìn)行整合分析，以探討三者間的內(nèi)在聯(lián)系。

殼斗目是溫帶與亞熱帶森林的重要組成成分，其中較多物種是建群種和優(yōu)勢(shì)種。殼斗目擁有豐富的化石，是將化石證據(jù)整合到植物進(jìn)化研究的模式系統(tǒng)。該類群兼具高的物種多樣性與性狀多樣性，但其演化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制尚不明確。

近日，中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所伊廷雙團(tuán)隊(duì)與李德銖團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合美國(guó)密歇根大學(xué)Stephen A. Smith團(tuán)隊(duì)，整合多種證據(jù)揭示了殼斗目性狀多樣化“早期爆發(fā)”的模式，發(fā)現(xiàn)性狀演化常與基因復(fù)制相關(guān)，而物種多樣化與性狀多樣化和基因組進(jìn)化無(wú)直接相關(guān)性。

該研究利用殼斗目156個(gè)物種（新測(cè)序149個(gè)）的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和232個(gè)物種（包含52個(gè)滅絕物種）的性狀數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一棵包含化石種的殼斗目植物系統(tǒng)發(fā)育樹，進(jìn)一步明確殼斗目系統(tǒng)發(fā)育框架，解析了樺木科、胡桃科、殼斗科內(nèi)部此前存在爭(zhēng)議的親緣關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，殼斗目起源于早白堊紀(jì)，干群年齡約1.085億年，冠群年齡約1.05億年；現(xiàn)存7個(gè)科的冠群分化均發(fā)生于白堊紀(jì)。研究顯示，胡桃科共有一個(gè)全基因組加倍事件，以及12個(gè)殼斗目的基因加倍節(jié)點(diǎn)。樺木亞科、胡桃亞科的屬間關(guān)系存在基因樹沖突，殼斗科櫟亞科系統(tǒng)發(fā)育中沖突顯著。性狀演化結(jié)果表明，早新生代時(shí)期殼斗目形態(tài)空間與現(xiàn)在相近，符合性狀分化的“早期爆發(fā)”模式，且表型進(jìn)化與基因復(fù)制事件相關(guān)，與基因沖突不相關(guān)。物種多樣化與性狀和基因組進(jìn)化模式不相關(guān)，檢測(cè)到的5個(gè)物種多樣化速率變化顯著節(jié)點(diǎn)與基因重復(fù)或性狀創(chuàng)新無(wú)直接關(guān)聯(lián)，表明植物多樣性在地質(zhì)時(shí)間尺度上演化的多維性。

相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《植物學(xué)報(bào)（英文版）》（Journal of Integrative Plant Biology）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(xiàng)、云南省相關(guān)項(xiàng)目的支持。

論文鏈接

殼斗目化石校準(zhǔn)的系統(tǒng)發(fā)育時(shí)間樹

殼斗目的時(shí)間形態(tài)空間演化和7個(gè)科的形態(tài)空間大小。A、B和D基于現(xiàn)存和滅絕的物種，C僅基于現(xiàn)存物種；A顯示了殼斗目性狀演化的“早期爆發(fā)”模式。

有花植物類群生活史與形態(tài)特征展現(xiàn)出豐富的多樣性，而理解表型多樣性或差異性如何在地質(zhì)時(shí)間尺度上形成和演化，是進(jìn)化生物學(xué)的核心目標(biāo)之一。盡管已有研究聚焦被子植物物種多樣化的宏觀模式，探討植物類群性狀差異的時(shí)間動(dòng)態(tài)規(guī)律，但性狀差異的驅(qū)動(dòng)過(guò)程及其與基因組演化的關(guān)聯(lián)性仍存在認(rèn)知空白。前期有研究認(rèn)為形態(tài)多樣性與物種多樣化存在關(guān)聯(lián)，但多項(xiàng)研究不支持這一推論。植物創(chuàng)新性狀的產(chǎn)生可能與基因組加倍事件導(dǎo)致的基因復(fù)制相關(guān)，且新性狀演化常發(fā)生在基因組沖突顯著的系統(tǒng)發(fā)育節(jié)點(diǎn)。這表明，通過(guò)性狀與基因組數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析，有望揭示性狀演化的可能機(jī)制。因此，有必要對(duì)性狀演化、基因組變化及多樣化過(guò)程進(jìn)行整合分析，以探討三者間的內(nèi)在聯(lián)系。殼斗目是溫帶與亞熱帶森林的重要組成成分，其中較多物種是建群種和優(yōu)勢(shì)種。殼斗目擁有豐富的化石，是將化石證據(jù)整合到植物進(jìn)化研究的模式系統(tǒng)。該類群兼具高的物種多樣性與性狀多樣性，但其演化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制尚不明確。近日，中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所伊廷雙團(tuán)隊(duì)與李德銖團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合美國(guó)密歇根大學(xué)Stephen A. Smith團(tuán)隊(duì)，整合多種證據(jù)揭示了殼斗目性狀多樣化“早期爆發(fā)”的模式，發(fā)現(xiàn)性狀演化常與基因復(fù)制相關(guān)，而物種多樣化與性狀多樣化和基因組進(jìn)化無(wú)直接相關(guān)性。該研究利用殼斗目156個(gè)物種（新測(cè)序149個(gè)）的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和232個(gè)物種（包含52個(gè)滅絕物種）的性狀數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一棵包含化石種的殼斗目植物系統(tǒng)發(fā)育樹，進(jìn)一步明確殼斗目系統(tǒng)發(fā)育框架，解析了樺木科、胡桃科、殼斗科內(nèi)部此前存在爭(zhēng)議的親緣關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，殼斗目起源于早白堊紀(jì)，干群年齡約1.085億年，冠群年齡約1.05億年；現(xiàn)存7個(gè)科的冠群分化均發(fā)生于白堊紀(jì)。研究顯示，胡桃科共有一個(gè)全基因組加倍事件，以及12個(gè)殼斗目的基因加倍節(jié)點(diǎn)。樺木亞科、胡桃亞科的屬間關(guān)系存在基因樹沖突，殼斗科櫟亞科系統(tǒng)發(fā)育中沖突顯著。性狀演化結(jié)果表明，早新生代時(shí)期殼斗目形態(tài)空間與現(xiàn)在相近，符合性狀分化的“早期爆發(fā)”模式，且表型進(jìn)化與基因復(fù)制事件相關(guān)，與基因沖突不相關(guān)。物種多樣化與性狀和基因組進(jìn)化模式不相關(guān)，檢測(cè)到的5個(gè)物種多樣化速率變化顯著節(jié)點(diǎn)與基因重復(fù)或性狀創(chuàng)新無(wú)直接關(guān)聯(lián)，表明植物多樣性在地質(zhì)時(shí)間尺度上演化的多維性。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《植物學(xué)報(bào)（英文版）》（Journal of Integrative Plant Biology）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(xiàng)、云南省相關(guān)項(xiàng)目的支持。論文鏈接殼斗目化石校準(zhǔn)的系統(tǒng)發(fā)育時(shí)間樹殼斗目的時(shí)間形態(tài)空間演化和7個(gè)科的形態(tài)空間大小。A、B和D基于現(xiàn)存和滅絕的物種，C僅基于現(xiàn)存物種；A顯示了殼斗目性狀演化的“早期爆發(fā)”模式。

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