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)時間尺度上形成和演化，是進化生物學的核心目標之一。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間動態(tài)規(guī)律，但性狀差異的驅(qū)動過程及其與基因組演化的關(guān)聯(lián)性仍存在認知空白。
前期有研究認為形態(tài)多樣性與物種多樣化存在關(guān)聯(lián)，但多項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致的基因復制相關(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。這表明，通過性狀與基因組數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析，有望揭示性狀演化的可能機制。因此，有必要對性狀演化、基因組變化及多樣化過程進行整合分析，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)勢種。殼斗目擁有豐富的化石，是將化石證據(jù)整合到植物進化研究的模式系統(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)動機制尚不明確。
近日，中國科學院昆明植物研究所伊廷雙團隊與李德銖團隊，聯(lián)合美國密歇根大學Stephen A. Smith團隊，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制相關(guān)，而物種多樣化與性狀多樣化和基因組進化無直接相關(guān)性。
該研究利用殼斗目156個物種（新測序149個）的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和232個物種（包含52個滅絕物種）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)部此前存在爭議的親緣關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，殼斗目起源于早白堊紀，干群年齡約1.085億年，冠群年齡約1.05億年；現(xiàn)存7個科的冠群分化均發(fā)生于白堊紀。研究顯示，胡桃科共有一個全基因組加倍事件，以及12個殼斗目的基因加倍節(jié)點。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，且表型進化與基因復制事件相關(guān)，與基因沖突不相關(guān)。物種多樣化與性狀和基因組進化模式不相關(guān)，檢測到的5個物種多樣化速率變化顯著節(jié)點與基因重復或性狀創(chuàng)新無直接關(guān)聯(lián)，表明植物多樣性在地質(zhì)時間尺度上演化的多維性。
相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《植物學報（英文版）》（Journal of Integrative Plant Biology）上。研究工作得到國家自然科學基金、科技基礎資源調(diào)查專項、云南省相關(guān)項目的支持。
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殼斗目化石校準的系統(tǒng)發(fā)育時間樹
殼斗目的時間形態(tài)空間演化和7個科的形態(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。
本文鏈接：研究揭示殼斗目形態(tài)多樣性演化http://www.sq15.cn/show-12-1645-0.html
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