由英國皇家植物園邱園牽頭聯(lián)合27個(gè)國家的研究團(tuán)隊(duì)共同進(jìn)行的被子植物生命之樹構(gòu)建大科學(xué)計(jì)劃最近取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以《系統(tǒng)發(fā)生基因組學(xué)與被子植物起源（Phylogenomics and the rise of the angiosperms）》為題，于今年4月24日在線發(fā)表于Nature主刊。我校首席教授陳士林院士為該論文共同作者，本草基因組學(xué)團(tuán)隊(duì)為參與該大科學(xué)國際合作團(tuán)隊(duì)中唯一的藥用植物基因組研究團(tuán)隊(duì)。被子植物是植物界最高級、種類最多、分布最廣、包含藥用植物最多的植物類群，擁有超過二十五萬個(gè)種，占據(jù)所有植物的一半以上，占所有藥用植物的70%以上。達(dá)爾文認(rèn)為進(jìn)化在大尺度上是漸進(jìn)的，是一個(gè)緩慢的長期過程，然而被子植物在早期經(jīng)歷了快速的輻射進(jìn)化，其內(nèi)部演化關(guān)系遲遲未被解決，這一問題被稱為達(dá)爾文的“惱人之謎”。
該研究成功獲取了被子植物9506個(gè)代表種的樣本數(shù)據(jù)，其中約800個(gè)物種的DNA數(shù)據(jù)為首次成功解碼。該研究基于核基因組的300余個(gè)基因，與主要基于質(zhì)體基因組的被子植物系統(tǒng)發(fā)育框架APG IV（the Angiosperm Phylogeny Group）相比，雖然在標(biāo)記的生物學(xué)特性（如大小、拷貝數(shù)、遺傳方式、重組和進(jìn)化速度等）上存在差異，但兩個(gè)主要研究結(jié)果相當(dāng)一致，支持目前接受的64個(gè)目中有58個(gè)和416個(gè)科中的406個(gè)為單系，并指出菊分支和薔薇分支內(nèi)的核質(zhì)沖突較為明顯（圖一）。該研究對9506種開花植物的基因進(jìn)行了測序，主要使用了來自世界各地收集到的標(biāo)本材料和公共數(shù)據(jù)庫資源。這幾乎涵蓋了所有已知的被子植物科，以及13400個(gè)記錄屬中的8000個(gè)。該研究搭建的“生命之樹”證實(shí)了今天仍然存在的約80%的主要有花植物譜系是被子植物多樣性早期繁榮的一部分，揭示了大約4000萬年前可能是由當(dāng)時(shí)全球氣溫下降引發(fā)的另一次多樣性激增，幫助科學(xué)家識別新物種并評估哪些物種可能最容易受到氣候變化的影響，還可以為尋找新藥來源提供基礎(chǔ)。
圖一：該研究與APG IV 在目級水平上的對比
本草基因組學(xué)團(tuán)隊(duì)基于千種本草基因組計(jì)劃等研究框架，已將本草基因組學(xué)研究策略廣泛應(yīng)用于多種藥用植物基因組研究中，且在國際藥用植物基因組研究中占據(jù)了重要位置。該研究反應(yīng)了本草基因組學(xué)研究成果在植物科學(xué)領(lǐng)域最重要的國際大科學(xué)計(jì)劃中的應(yīng)用。
全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07324-0
（文、圖/中醫(yī)藥創(chuàng)新研究院/交叉學(xué)科研究院 編輯/劉承云）