植物

鵝掌楸的演化秘密

木蘭類植物是核心被子植物中較早演化出來的一支，其基因組信息對于理解被子植物的演化具有非常重要的意義。然而長期以來，學術界關于木蘭類植物、雙子葉植物與單子葉植物之間的演化關系，爭論不休。近期，研究者基于全基因組研究，從分子水平揭示了鵝掌楸為代表的木蘭類植物形成于單、雙子葉植物分化之前。這為植物演化關系提供了新的重要證據。同時研究者還對東亞-東部北美洲際間斷分布的中國鵝掌楸和北美鵝掌楸的群體演化、種內多樣性和種間遺傳分化模式等進行了全基因組水平的研究。結果顯示，與北美鵝掌楸相比，分布于中國的鵝掌楸具有更高的遺傳多樣性。通過歷史種群演化動態回溯研究，研究者發現，中國境內東西走向的高山峻嶺聚集的復雜地形地貌，可能為第四紀冰川時期分布于中國的鵝掌楸提供了更有利的避難所生境，保存了較高的遺傳多樣性。（NaturePlantsv2019，5：18-25）

花開有時

闡明植物物候現象（如植物開花時間的變化）對于推進人類的農林牧業發展至關重要。已有很多學者對影響植物物候現象的若干重要驅動因素進行了研究，但其與微生物群落間的聯系，尤其是植物與根際微生物群的交互作用，還有待分析。有研究發現，不同基因型植物（如擬南芥）的代謝通路存在差異，這種差異也導致其根系分泌物的組成差異。可以設想，不同根系分泌物因此富集到不同的根系微生物，而后者的代謝產物又可能反饋調節植物的生長和繁殖。為驗證該假設，研究者以擬南芥野生型和光合作用突變株pgr5為研究對象，設計了世代培養的實驗方法，即：將土壤微生物懸液接種到栽有無菌苗（野生型和pgr5突變株）的土中，待植株長大后，提取其中的土壤微生物并用于培養下一批無菌苗，如此重復，同時對每一代的微生物進行16SrRNA基因測序，分析其中的微生物組成變化。結果顯示，在培養至第三代時，野生型和pgr5突變株的根系微生物組成差異顯著。同時，野生型擬南芥開花延遲，而pgr5突變株則開花提前。將第三代的野生型和pgr5突變株各自富集的微生物進行N代謝相關測定，發現野生型擬南芥富集的微生物中氮固定基因（nifH）和氨氧化基因（amoA）的豐度較高，其微生物懸液脲酶活性和銨態氮含量也顯著高于pgr5突變株所富集的微生物，說明野生型擬南芥富集的微生物能通過硝化作用增加和延長N元素的生物利用率；此外，在野生型擬南芥富集的微生物中發現了一些具有吲哚乙酸（IAA）合成能力的微生物，土壤中也相應檢測出較高濃度的IAA和較低濃度的色氨酸（細菌合成IAA的底物）。通過向擬南芥水培培養液中添加IAA，研究者進一步證實了土壤微生物通過分泌IAA延遲植物開花的代謝網絡關系。這表明，在植物根際分泌物重塑根際微生物的同時，根際微生物可通過調節土壤N循環和分泌植物激素（如IAA）來反饋調控植物的生長和開花。(Microbiome2018,6:231)

緬甸琥珀中發現蕨類新類群

在植物界中，蕨類植物作為植物演化進程中的一個關鍵類群，是植物系統發育、大尺度宏演化過程及生態環境和氣候變化的直接"見證者"。在現代植物中，蕨類植物作為種子植物的姊妹群，是構建"生命之樹"系統工程、研究陸生植物起源演化的一個關鍵類群。然而，由于蕨類植物的主體為草本類群，很難保存為化石，而包含繁殖器官（即孢子囊和孢子）的化石更為罕見。琥珀內保存的化石標本在這方面卻具有獨特的優勢。近年來，緬甸琥珀研究持續升溫，對比緬甸琥珀內昆蟲化石的研究，緬甸琥珀中的蕨類植物化石研究較少，目前僅有德國和美國研究者的幾例報道，而且報道過的類群單一，均為水龍骨類，其他類群的研究尚未見報道。近期，研究者通過對緬甸琥珀中蕨類植物化石的系統研究，基于精美保存的繁殖器官形態解剖特征首次在琥珀中發現了蕨類植物另一個類群——樹蕨類。綜合對比相關的現存植物類群和化石植物類群，確定發現的樹蕨類為白堊密錐蕨，該新種的現存相近種目前僅分布于太平洋東南部的胡安費爾南德茲群島（智利），是典型的殘遺類群；化石新種的發現證明該類植物曾經分布于勞亞大陸。同時還發現和建立了水龍骨類中鱗始蕨科的一新屬——原始烏蕨屬，通過與鱗始蕨科現代和化石類群進行綜合對比，探討了該科植物的起源和多樣性演變。（Cretaceous Research 2018，https://doi.org/10.1016/j.cretres.2018.12.010；2019，https://doi.org/10.1016/j.cretres.2019.01.002）