跟銀杏一樣古老?穗花杉起源至少1.6億年

2021-02-12 中科院南古所

侏羅紀植物化石揭示穗花杉        

近1.6億年形態演化遲滯

紅豆杉是著名的庭園樹種，在世界各地被廣泛栽培，一直備受世人喜愛。狹義紅豆杉科植物包括紅豆杉屬、白豆杉屬、穗花杉屬、榧樹屬和澳洲紅豆杉屬。在野生狀態下，很多紅豆杉科植物都屬於瀕危珍稀物種。穗花杉屬現今僅有5~6個現生種，它們均被世界自然保護聯盟（IUCN）列為嚴重瀕危珍稀物種。

化石證據顯示，紅豆杉科演化歷史漫長，其祖先類群在侏羅紀最早期就已經出現，並在侏羅紀和白堊紀可能已具有一定的多樣性。但具研究價值的紅豆杉科化石非常有限，尤其是保存了繁殖器官的化石材料更加缺乏，使得研究者們對紅豆杉科現生屬起源和早期演化的認知較為匱乏。

近期，中國科學院南京地質古生物研究所董重博士、史恭樂副研究員、王永棟研究員和美國芝加哥植物園、美國橡樹泉園林基金會和耶魯大學森林與環境學院等機構同行合作，系統研究了我國東北中-晚侏羅世道虎溝生物群中的一類紅豆杉科化石。

通過比較形態學證據和形態譜系分析均支持這些化石屬於現生的穗花杉屬。研究結果表明，與銀杏類似，穗花杉代表了另外一種起源時間可追溯到中-晚侏羅世（距今約1.6億年）的植物「活化石」，在近1.6億年來其形態幾乎未發生變化。2020年6月，這一研究成果在線發表於高水平綜合類期刊《國家科學評論》（National Science Review）。

　　該植物化石產自內蒙古寧城道虎溝村的道虎溝化石層。化石末級小枝近對生，幾乎展布在同一平面，葉呈線狀披針形，交互對生，葉正面具明顯凸起的中脈，背面中脈、兩條氣孔帶和兩條葉邊緣帶明顯；種子著生結構單生於小枝葉腋，由一個頂生的種子和一個短而裸露的種柄構成，種子基部有約5對交互對生的苞片。化石的這些形態特徵和現生穗花杉非常相似。

(a,b)中-晚侏羅世道虎溝生物群穗花杉化石; (c,d)現生穗花杉;

 (e,f) 中-晚侏羅世道虎溝生物群穗花杉化石重建圖

　　研究進一步採用13組形態特徵對包括狹義紅豆杉科現生種和化石種、三尖杉屬現生種在內的10個類群進行了系統發育分析，分別採用了完全基於形態學數據的傳統方法，和以分子系統發育樹為骨架的分子骨架法。分析結果均證實道虎溝這一植物化石可歸入現生穗花杉屬。內蒙古東部中-晚侏羅世道虎溝化石層中發現的這一植物化石證實，穗花杉的起源時間至少可追溯至約1.6億年前。

　　活化石」這一概念最早出現於達爾文1859年所著的《物種起源》一書。「活化石」所反映的形態演化遲滯現象是演化生物學最令人饒有興趣的科學問題之一。我國現代植物多樣性豐富，其中不乏大量起源古老的科屬和孑遺類群。根據可靠化石記錄，我國的珍稀植物滇桐、珙桐、青錢柳和水杉等最早的化石記錄可追溯至新生代早期；臺灣杉、雪香蘭等可追溯至早白堊世。而本次研究證實，穗花杉和銀杏一樣，最早化石記錄可追溯至侏羅紀，是名副其實的植物「活化石」。

◎論文相關信息：

Dong Chong, Shi Gongle*, Herrera F., Wang Yongdong, Herendeen P. S., Crane P. R., Middle-Late Jurassic fossils from northeastern China reveal morphological stasis in the catkin-yew. National Science Review.https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa138

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