被子植物的崛起重塑了生態(tài)系統(tǒng)格局，其起源和早期快速演化問題被達(dá)爾文稱為“惱人之謎”，是植物學(xué)皇冠上的璀璨明珠。為解開這一謎題，中科院昆明植物研究所進(jìn)行國(guó)際合作協(xié)同攻關(guān)，開展了迄今為止科級(jí)水平最廣泛取樣的被子植物系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)研究，并取得重要進(jìn)展。研究成果6日在國(guó)際植物學(xué)期刊《自然·植物》上在線發(fā)表。

達(dá)爾文以后的140年間，被子植物的起源與早期演化一直是植物學(xué)、古生物學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)研究中的熱點(diǎn)問題。近10年來，通過分化鐘估算的被子植物起源時(shí)間大多指向侏羅紀(jì)甚至三疊紀(jì)，但古生物學(xué)公認(rèn)的被子植物冠群最早的化石僅發(fā)現(xiàn)于早白堊紀(jì)，這一問題仍然懸而未決。

昆明植物研究所李德銖研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)依托國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫”，通過跨越五大洲的國(guó)際合作和協(xié)同攻關(guān)，選擇被子植物全部64個(gè)目，涵蓋85％現(xiàn)存科的2351個(gè)代表種，以裸子植物163種作為外類群，利用2881個(gè)質(zhì)體基因組的80個(gè)基因，重建了被子植物高分辨率的質(zhì)體基因組系統(tǒng)發(fā)育樹，估算了被子植物科級(jí)以上主要分支的分化時(shí)間。

研究表明，被子植物起源于三疊紀(jì)晚期的瑞替期，明顯早于確切的被子植物冠群最早化石年齡，并據(jù)此首次提出了被子植物化石記錄與分子鐘推算時(shí)間之間的“侏羅紀(jì)空缺”。此外，核心被子植物五大分支，即金粟蘭目、木蘭類、單子葉植物、金魚藻目和真雙子葉植物之間的關(guān)系仍然沒有完全解析，暗示在被子植物早期分化階段可能發(fā)生了輻射分化，或許發(fā)生了一定規(guī)模的滅絕事件，由此產(chǎn)生了令人困惑的“達(dá)爾文之謎”。自三疊紀(jì)晚期到晚白堊紀(jì)，被子植物的興起、分化并逐漸取代裸子植物在陸表植物中占據(jù)主導(dǎo)地位，極大地影響了昆蟲、兩棲動(dòng)物、哺乳動(dòng)物、蕨類植物，以及許多其它生物類群的多樣化進(jìn)程。

發(fā)表于1998年的被子植物系統(tǒng)發(fā)育研究組系統(tǒng)是概要樹，而此項(xiàng)新研究建立了被子植物基于質(zhì)體基因組超級(jí)矩陣大數(shù)據(jù)和全面取樣的真實(shí)樹，它確認(rèn)了被子植物八大主干支和22個(gè)分支的系統(tǒng)框架，有望全面更新舊有系統(tǒng)，它在科級(jí)水平上，揭示了41個(gè)科不同的系統(tǒng)位置，解決了10個(gè)科尚待解決的系統(tǒng)位置問題。