植物

鹅掌楸的演化秘密

木兰类植物是核心被子植物中较早演化出来的一支，其基因组信息对于理解被子植物的演化具有非常重要的意义。然而长期以来，学术界关于木兰类植物、双子叶植物与单子叶植物之间的演化关系，争论不休。近期，研究者基于全基因组研究，从分子水平揭示了鹅掌楸为代表的木兰类植物形成于单、双子叶植物分化之前。这为植物演化关系提供了新的重要证据。同时研究者还对东亚-东部北美洲际间断分布的中国鹅掌楸和北美鹅掌楸的群体演化、种内多样性和种间遗传分化模式等进行了全基因组水平的研究。结果显示，与北美鹅掌楸相比，分布于中国的鹅掌楸具有更高的遗传多样性。通过历史种群演化动态回溯研究，研究者发现，中国境内东西走向的高山峻岭聚集的复杂地形地貌，可能为第四纪冰川时期分布于中国的鹅掌楸提供了更有利的避难所生境，保存了较高的遗传多样性。（NaturePlantsv2019，5：18-25）

花开有时

阐明植物物候现象（如植物开花时间的变化）对于推进人类的农林牧业发展至关重要。已有很多学者对影响植物物候现象的若干重要驱动因素进行了研究，但其与微生物群落间的联系，尤其是植物与根际微生物群的交互作用，还有待分析。有研究发现，不同基因型植物（如拟南芥）的代谢通路存在差异，这种差异也导致其根系分泌物的组成差异。可以设想，不同根系分泌物因此富集到不同的根系微生物，而后者的代谢产物又可能反馈调节植物的生长和繁殖。为验证该假设，研究者以拟南芥野生型和光合作用突变株pgr5为研究对象，设计了世代培养的实验方法，即：将土壤微生物悬液接种到栽有无菌苗（野生型和pgr5突变株）的土中，待植株长大后，提取其中的土壤微生物并用于培养下一批无菌苗，如此重复，同时对每一代的微生物进行16SrRNA基因测序，分析其中的微生物组成变化。结果显示，在培养至第三代时，野生型和pgr5突变株的根系微生物组成差异显著。同时，野生型拟南芥开花延迟，而pgr5突变株则开花提前。将第三代的野生型和pgr5突变株各自富集的微生物进行N代谢相关测定，发现野生型拟南芥富集的微生物中氮固定基因（nifH）和氨氧化基因（amoA）的丰度较高，其微生物悬液脲酶活性和铵态氮含量也显著高于pgr5突变株所富集的微生物，说明野生型拟南芥富集的微生物能通过硝化作用增加和延长N元素的生物利用率；此外，在野生型拟南芥富集的微生物中发现了一些具有吲哚乙酸（IAA）合成能力的微生物，土壤中也相应检测出较高浓度的IAA和较低浓度的色氨酸（细菌合成IAA的底物）。通过向拟南芥水培培养液中添加IAA，研究者进一步证实了土壤微生物通过分泌IAA延迟植物开花的代谢网络关系。这表明，在植物根际分泌物重塑根际微生物的同时，根际微生物可通过调节土壤N循环和分泌植物激素（如IAA）来反馈调控植物的生长和开花。(Microbiome2018,6:231)

缅甸琥珀中发现蕨类新类群

在植物界中，蕨类植物作为植物演化进程中的一个关键类群，是植物系统发育、大尺度宏演化过程及生态环境和气候变化的直接"见证者"。在现代植物中，蕨类植物作为种子植物的姊妹群，是构建"生命之树"系统工程、研究陆生植物起源演化的一个关键类群。然而，由于蕨类植物的主体为草本类群，很难保存为化石，而包含繁殖器官（即孢子囊和孢子）的化石更为罕见。琥珀内保存的化石标本在这方面却具有独特的优势。近年来，缅甸琥珀研究持续升温，对比缅甸琥珀内昆虫化石的研究，缅甸琥珀中的蕨类植物化石研究较少，目前仅有德国和美国研究者的几例报道，而且报道过的类群单一，均为水龙骨类，其他类群的研究尚未见报道。近期，研究者通过对缅甸琥珀中蕨类植物化石的系统研究，基于精美保存的繁殖器官形态解剖特征首次在琥珀中发现了蕨类植物另一个类群——树蕨类。综合对比相关的现存植物类群和化石植物类群，确定发现的树蕨类为白垩密锥蕨，该新种的现存相近种目前仅分布于太平洋东南部的胡安费尔南德兹群岛（智利），是典型的残遗类群；化石新种的发现证明该类植物曾经分布于劳亚大陆。同时还发现和建立了水龙骨类中鳞始蕨科的一新属——原始乌蕨属，通过与鳞始蕨科现代和化石类群进行综合对比，探讨了该科植物的起源和多样性演变。（Cretaceous Research 2018，https://doi.org/10.1016/j.cretres.2018.12.010；2019，https://doi.org/10.1016/j.cretres.2019.01.002）