开花植物的迅速开花为其他物种创造了条件

2020-09-17 95被子植物

开花植物的迅速开花为其他物种创造了条件,佛罗里达大学一项新的基于活的开花植物DNA分析的研究表明,大多数现代树木的祖先在9000万年前迅速多样化,最终导致森林的形成,支持了动物和其他植物类似的进化爆发。

开花植物的迅速开花为其他物种创造了条件

这种超过500万年的物种形成爆发是有花植物的三大辐射之一,被称为被子植物。这项研究的重点是蔷薇科植物的多样化,这是一个有共同祖先的群体,现在占世界开花植物的三分之一。由此产生的森林为两栖动物、蚂蚁、有胎盘哺乳动物和蕨类植物提供了后来进化多样性的栖息地。

佛罗里达大学佛罗里达自然历史博物馆分子系统学和进化遗传学研究的合著者和馆长帕梅拉·索蒂斯说:“在被子植物主导的森林多样化之后不久,我们在其他谱系中看到了这种惊人的多样性,因此它们基本上为各种新事物的出现奠定了栖息地。”与随后的辐射有关的是灵长类动物的多样化。”

这项发表在下周美国国家科学院院刊上的研究首次展示了这些植物的进化关系,并为它们的迅速出现和多样化提供了证据。

研究意义

因为多样化发生得太快了,至少在进化上是这样的,所以需要用分子方法来整理蔷薇科植物系统发生树的分支,这是一种基于遗传关系的家谱。只有在对成千上万个DNA碱基对进行测序之后,基因研究人员才能梳理出这些分支,更好地了解植物物种是如何进化的。

UF植物学系主任兼合著者dougsoltis说,通常,当科学家讨论开花植物的快速辐射时,他们的谈话就好像发生了一次大规模的早期多样化爆发。

道格·索蒂斯说:“我认为,当你仔细观察我们的系统进化树时,有一件事变得非常清楚,那就是开花植物中的物种不仅仅是一次大爆炸。”发生了一系列爆炸。”

开花植物的迅速开花为其他物种创造了条件,蔷薇科植物的多样化是开花植物早期进化中至少三次爆发之一。被子植物有300000多种,大约分为15000属400多科。了解这些植物之间的关系是一项巨大的任务,可以帮助生态学家更好地了解哪些物种更容易受到气候变化等环境因素的影响。

道格·索蒂斯说:“我们真的需要在更精细的尺度上了解这些物种之间的联系,以及在地球不同的地区,分支的成员是如何联系在一起的。”这就是我们将如何应对气候变化的行动。这个大分支的成员如何反应,将真正决定地球上大多数生物的命运。”

研究内容

这项研究的作者对25000个碱基对的DNA进行了测序,并从蔷薇科植物中抽取了104个物种。使用系统发育树来确定谱系多样化的日期需要使用分子钟,它可以校准随时间发生的变化程度。

帕姆·索蒂斯说:“你可以假设,随着时间的推移,DNA序列会积累变化,通常更相似的东西会比差异更大的东西在最近发生分歧。”

但是不同的基因有不同的进化速度,不同的分支也是如此。为了补偿,这项研究使用了适应不同比率的算法。该博物馆的古植物学馆长史蒂文·曼彻斯特(Steven Manchester)选择的罗纹化石,通过设定成员物种的最低年龄来帮助校准时钟。

这项研究的第一作者是王恒昌,他曾在佛罗里达博物馆做博士后,但现在在中国科学院工作。其他作者还包括来自奥伯林学院的前博士后研究员迈克尔J摩尔和新奥尔良大学的查尔斯D贝尔。佛罗里达大学植物学研究生Samuel F.Brockkington和Maribeth Latvis,前佛罗里达大学本科生Roolse Alexandre,以及哈佛大学的Charles C.Davis也参与了这项研究。

引用

University of Florida. "Rapid Burst Of Flowering Plants Set Stage For Other Species." ScienceDaily. ScienceDaily, 19 February 2009. www.sciencedaily.com/releases/2009/02/090209205204.htm.

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