地球上開花植物的理解在基因組研究中得到提升 | 路透社

第1項，2024年3月8日，日本東京上野公園內，一隻白眼鳥停在盛開的早櫻花樹上。路透社/加藤一生/文件照片

2024年3月8日，日本東京上野公園內，一隻白眼鳥停在盛開的早櫻花樹上。路透社/加藤一生/文件照片華盛頓，4月24日（路透社）- 從玉米、小麥、大米和土豆到楓樹、橡樹、蘋果樹和櫻桃樹，再到玫瑰、鬱金香、雛菊、蒲公英，甚至屍花和巫毒百合，開花植物是地球生態系統的基石，對人類至關重要。

基於9506種植物的基因組數據以及對200個化石的研究，新研究提供了迄今對開花植物（被稱為被子植物）進化歷史的最深入理解，這是最大、最多樣化的植物羣體。研究詳細描述了被子植物是如何在恐龍時代出現併成為主導地位的，以及它們如何隨着時間的推移而發生變化。

科學家們為被子植物設計了一顆新的生命之樹，涵蓋了比最接近的可比研究多15倍的開花植物類型，幾乎佔了它們的60%。

“這是我們對植物進化理解的一大飛躍，”倫敦皇家植物園基勞（RBG Kew）的植物學家威廉·貝克（William Baker）在週三發表在《自然》雜誌上的研究中説，他是該研究的高級作者。《自然》。被子植物是指那些開花並在果實中產生種子的植物，約有33萬種，佔世界植物的約80%。它們包括所有主要的糧食作物、禾本科植物、大多數闊葉樹和大多數水生植物。它們最接近的親戚是裸子植物，這是它們在地球上之前的一個羣體，包括針葉樹和其他一些植物，約有1000多種。

這項研究確定了被子植物的兩次多樣化脈衝。第一次發生在約1.5-1.4億年前，即它們在中生代存在的黎明時期，80%的主要被子植物譜系在那個時期出現。下一次發生在大約1億年後的新生代時期，在恐龍滅絕和哺乳動物興起之後，全球氣温逐漸降低。

“被子植物有許多結構適應性，使其比裸子植物具有優勢，但其中最重要的是有助於繁殖成功的那些，”貝克説。

裸子植物和被子植物都有種子，但開花植物有包裹種子的結構，可以保護它們免受脱水，並使它們能夠在從熱帶到沙漠再到南極洲等更廣泛的環境中茁壯成長。

它們還進化出了花朵，這種結構使它們能夠與動物傳粉者，尤其是昆蟲，建立關係，而裸子植物通常依賴風進行傳粉。被子植物進化出了多種類型的果實，促進了有效的種子傳播。

“有了這些創新，被子植物已經變得無敵了，”貝克説。

查爾斯·達爾文，19世紀英國博物學家，進化論的創始人，對白堊紀化石記錄中開花植物的迅速出現感到驚訝。

在1879年寫給RBG Kew當時的主任約瑟夫·胡克的一封信中，達爾文寫道，“就我們所知，所有高等植物在最近的地質時期內的快速發展是一個令人難以理解的謎。”

“令人驚訝的是，”貝克説，“我們已經能夠利用‘分子化石記錄’，即DNA隨時間累積的變化，看到被子植物黎明時期爆發的真實證據。”

開花植物提供了人類消費的大部分熱量 - 穀物、水果和蔬菜 - 包括間接作為牲畜飼料。它們還以其美麗而迷人的景象 - 向日葵田地、玫瑰花束、馬蹄蓮花束 - 以及宜人的芳香吸引着人們。

“它們是我們許多藥物的來源，也是解決全球挑戰的潛在解決方案，比如氣候變化、生物多樣性喪失、人類健康、食品安全和可再生能源，”貝克説。

這項研究有助於科學家更好地理解被子植物中的疾病和害蟲抵抗力，並探索潛在的新藥用途 - 比如用於對抗瘧疾。

“將生命之樹與每個譜系的滅絕風險評估相結合，使我們能夠根據它們的獨特性來為保護譜系進行優先排序，” 皇家植物園基温植物學家、研究主要作者亞歷山德羅·祖恩蒂尼説道。“對於人類來説，這非常重要，因為這些譜系可能含有對我們物種的生存有用的化合物甚至基因。”

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