南京古生物所發現新生代銀杏演化新證據

2020-11-30 中國科學院

作為裸子植物中一支獨特的類群，「活化石」銀杏具有非常悠久的演化歷史。和現生銀杏相似的葉化石較為常見，廣泛分布於南北半球自侏羅紀至第三紀的各個時期。但是，具有更高分類價值的銀杏屬繁殖器官化石並不多見，在新生代地層中尤其稀少，這使得人們對該屬在這一時期的演化歷程知之甚少。

近日出版的《國際植物學期刊》（International Journal of Plant Sciences）刊登了一項對北美第三紀銀杏胚珠器官及其伴生葉片的研究。該項研究由中國科學院南京地質古生物研究所周志炎院士及其博士後全成等人完成。這是迄今為止首次也是唯一一例對新生代銀杏繁殖器官化石的細緻研究，也是繼周志炎等報導距今約1.7億年的最早的銀杏屬化石和距今約1.2億年的銀杏演化史上的缺失環節之後的又一項重要研究工作。

這項研究的化石材料產自美國北達科他州的晚古新統，包括有三維立體保存的銀杏胚珠器官（雌性繁殖器官），壓扁的種子以及葉片壓型化石。這些化石最初為Peter Crane教授（FRS）等人發現和報導。為了紀念他的這項工作，新發現的銀杏胚珠器官被命名為克倫銀杏Ginkgo cranei。克倫銀杏的胚珠器官和現代銀杏非常接近，它的胚珠不具有珠柄，直接著生於總柄頂端的珠領上。每個總柄上僅有一枚胚珠最終發育成熟。珠被角質層的氣孔器為雙環式，保衛細胞深度下陷，副衛細胞稍隆起。區別於現代銀杏的是，克倫銀杏的種子較小（10-19mm×12-17mm；現生種的胚珠長寬達30mm×20mm），氣孔器較為稀少，珠被和珠領角質層普通表皮細胞外面觀呈穹頂狀，平周壁增厚，垂周壁角質突緣較為發育。相伴生的銀杏葉化石的角質層結構與胚珠器官的大致相似，氣孔器密度也比現生葉片稍低。

長期以來，銀杏屬的演化趨勢被認為是一個退縮的過程，但一直缺乏化石實證。直至近二十多年來，隨著中侏羅世和早白堊世銀杏屬繁殖器官的發現，我們對該屬演化歷史的認識才逐漸清晰起來。化石證據顯示，銀杏屬的演化趨勢為胚珠器官的珠柄逐漸退縮直至最終消失，胚珠體積不斷增加，成熟胚珠數目逐漸減少直至僅有一枚種子直接著生於較粗強的總柄上，葉片不斷扁化、蹼化和融合。

克倫銀杏的發現和研究為新生代銀杏演化提供了確鑿的證據，進一步證實了退縮的假說。克倫銀杏的胚珠器官和葉片都已經與現生銀杏比較相似，它的種子比現生銀杏小，但比侏羅紀的銀杏大。在胚珠器官角質層微觀構造方面，克倫銀杏和侏羅紀的義馬銀杏等比較，其珠被角質層較厚，表皮細胞卻較小，這些特徵可能都與當時不利的環境條件有關。

相關文章：Zhou Zhiyan, Quan Cheng, Liu Yusheng (Christopher), 2012. Tertiary Ginkgo ovulate organs with associated leaves from North Dakota, U.S.A, and their evolutionary significance. International Journal of Plant Sciences 173 (1): 67-80.

克倫銀杏

克倫銀杏復原圖

相關焦點

  • 新生代銀杏演化再添新證據
    本報訊（記者閆潔）中科院南京地質古生物研究所周志炎院士及其博士後全成（吉林大學古生物研究中心）等人，對北美第三紀銀杏胚珠器官及其伴生葉片進行了深入的研究，從而為新生代銀杏的演化提供了確鑿的證據。這是迄今為止首次也是唯一一例對新生代銀杏繁殖器官化石的細緻研究，相關成果近日發表於《國際植物學期刊》。 作為裸子植物中一支獨特的類群，「活化石」銀杏具有悠久的演化歷史。與現生銀杏相似的葉化石在侏羅紀至第三紀的各個時期都比較常見，並廣泛分布在南、北兩半球。
  • 南京專家發現傳粉吸血昆蟲演化新證據
    阿紐蠍蛉傳粉復原圖 （中科院南京地質古生物研究所提供）傳粉和吸血昆蟲的早期演化研究有新進展！日前，中科院南京地質古生物研究所專家通過對約1億年前白堊紀緬甸琥珀中昆蟲化石的研究，揭示了這類生物長口器的起源，對我們了解歷史時期昆蟲植物的協同演化也具有重要意義。該研究成果於3月4日在線發表於《科學》雜誌子刊《科學進展》。「中生代存在著一類特殊的長翅目昆蟲——中生蠍蛉，它們具有特化的、明顯伸長的口器，被認為是被子植物大輻射之前的裸子植物的重要傳粉者。」
  • 南京科學家發現最古老銀杏木化石 距今約1.6億年
    距今約1.6億年的銀杏木化石標本。王永棟供圖　　由中科院南京地質古生物研究所研究員王永棟領銜的研究小組，在遼寧西部北票地區侏羅紀地層中發現了1.6億年前的銀杏木化石，命名為「遼寧銀杏木」。他們在遼寧西部發現的銀杏木化石距今約1.6億年，往前推了4000萬年。　　王永棟的發現之旅始於6年前。當時，王永棟的團隊在遼寧西部北票地區考察，在侏羅紀地層中發現了很多木化石。他們把這些木化石採集後拿到南京的實驗室切片，然後放在顯微鏡下逐一研究，發現這些化石大多數是松柏類和蘇鐵類的木化石，尤其難得是還發現了一塊銀杏木化石。
  • 南京專家發現1.6億歲最老銀杏木化石 當年或是恐龍食物
    銀杏有「活化石」之稱，可是你知道真正的銀杏化石究竟長什麼樣子嗎？最古老的銀杏又有怎樣的故事呢？近日，由中科院南京地質古生物研究所研究員王永棟領銜的中法科學家研究小組，在遼寧西部北票地區侏羅紀地層中發現了1.6億年前的銀杏木化石，被命名為「遼寧銀杏木」。令人驚訝的是，這棵1.6億歲的銀杏，細胞結構和現在的銀杏幾乎一致。
  • 中科院南京古生物所等發現生物固氮的最早化石證據—新聞—科學網
    近日，中國科學院南京地質古生物研究所早期生命研究團隊博士龐科等，在安徽省壽縣新元古代約8億年前的碳質膜化石中發現了具有多細胞和細胞分化的「
  • 南京古生物所等揭示寒武紀大爆發前夕動物的重要演化事件
    近期，中國科學院南京地質古生物研究所早期生命團隊研究員陳哲、周傳明、袁訓來和維吉尼亞理工大學教授肖書海在中國三峽地區大約5.5億年前的地層中發現了一類特殊保存的新的動物化石，該動物的遺體和它最後行進的拖痕（印跡）同時保留在一塊巖石上。
  • 中國古生物學十大進展 揭示地球生命早期演化秘密
    「這是中國古生物學會1929年成立以來首次舉行科技進展發布，旨在展示我國古生物學取得的新成果，進一步推動學科發展。」中國古生物學會副理事長鄧濤說。　　研究結果為重建白堊紀古環境以及昆蟲-植物之間生態關係提供了新線索；填補了螞蟻早期演化的關鍵環節，其早期演化過程比先前的設想要複雜的多。
  • 南京古生物所放射蟲化石研究限定新特提斯洋初始演化時間
    近日，中國科學院南京地質古生物研究所研究員羅輝課題組發現了雅魯藏布江縫合帶內最古老的放射蟲動物群，這些產於藏南中三疊世安尼期矽質巖中的放射蟲化石，為揭示新特提斯洋的初始演化提供了重要的時代約束。　　放射蟲（Radiolaria）是一類單細胞的深海浮遊生物，分布廣泛，演化迅速，具有重要的生物地層學意義。由於放射蟲矽質的骨架可以在碳酸鹽補償深度（CCD）以下的深海區得以保存，因此在確定深海相地層的時代上起到獨特甚至關鍵的作用。
  • 南京古生物所等發現一億年前專性捕食跳蟲的苔甲化石
    近日，中國科學院南京地質古生物研究所博士蔡晨陽、研究員黃迪穎和上海師範大學副教授殷子為、教授李利珍，在白堊紀中期緬甸琥珀中發現了一類形態極其特化、專性捕食跳蟲的苔甲化石，並且揭示了早期苔甲特化的形態特徵與專性捕食跳蟲的行為適應，深化了對早期陸地生態系統中捕食者與被捕食者之間演化關係的認識。
  • 南京古生物所等揭示中生代傳粉昆蟲麗蛉生態位分化
    南京古生物所等揭示中生代傳粉昆蟲麗蛉生態位分化 2018-09-18 南京地質古生物研究所 　　近期，中國科學院南京地質古生物研究所「現代陸地生態系統起源與早期演化研究團隊」劉青和張青青在研究員王博指導下，與中國農業大學劉星月團隊、臨沂大學鄭曉廷團隊合作，報導了27
  • 南京古生物所等通過中國標本揭示生物礁復甦演化過程
    目前，關於密西西比亞紀生物礁的復甦演化過程、不同板塊生物礁演化過程的對比、後生動物礁的最早復甦時間等內容得到科學家的關注。中國科學院南京地質古生物研究所晚古生代研究團隊副研究員要樂，與法國土魯斯第三大學副教授Markus Aretz合作，圍繞晚泥盆世生物大滅絕與生物礁生態系統演變開展了詳細研究，在密西西比亞紀生物礁組成、復甦演化過程等研究方面取得系列成果。
  • 南京古生物所等發現一億多年前新的松柏植物木化石
    中生代恐龍繁盛的侏羅紀和白堊紀時期，由遠古森林形成的木化石被廣泛發現在陸地生態系統中。我國白堊紀時期被發現的木化石集中在北方地區，而華南地區的木化石記錄較為少見。　　近日，由中國科學院南京地質古生物研究所研究員王永棟、中國地質科學院高級工程師蔣子堃，聯合浙江自然博物館、瀋陽師範大學及德國波恩大學的學者，在我國浙江白堊紀地層中發現距今1.1億年已滅絕的一種松柏類植物新類型，將其命名為「周氏短木」。相關研究成果發表在《歷史生物學》（Historical Biology）上。
  • 南京古生物所等發現一億多年前新的松柏植物木化石
    中生代恐龍繁盛的侏羅紀和白堊紀時期，由遠古森林形成的木化石被廣泛發現在陸地生態系統中。我國白堊紀時期被發現的木化石集中在北方地區，而華南地區的木化石記錄較為少見。近日，由中國科學院南京地質古生物研究所研究員王永棟、中國地質科學院高級工程師蔣子堃，聯合浙江自然博物館、瀋陽師範大學及德國波恩大學的學者，在我國浙江白堊紀地層中發現距今1.1億年已滅絕的一種松柏類植物新類型，將其命名為「周氏短木」。相關研究成果發表在《歷史生物學》（Historical Biology）上。
  • 跟銀杏一樣古老?穗花杉起源至少1.6億年
    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。
  • 南京古生物所舉行紀念李四光先生誕辰120周年座談會
    20餘位專家和領導參加了在南京古生物所舉行的「紀念李四光先生誕辰120周年座談會」。出席座談會的專家和領導主要有南京大學原副校長、中國科學院院士王德滋，中國科學院院士周志炎、戎嘉餘、陳旭，中科院南京分院黨組書記張興中，江蘇省國土資源廳副廳長胡復生，南京地質礦產研究所副所長李君滸及南京古生物所楊群所長、朱懷誠書記、王海峰副所長等。座談會後，與會人員集體瞻仰了李四光新銅像並敬獻花籃。
  • 南京古生物所等在昆蟲咀嚼式口器向刺吸式口器過渡研究中獲進展...
    新發現於琥珀中的古囓蟲只有2毫米長，其特殊的保存方式為了解這類獨特的生物提供了新的、重要的形態學細節。　　地質歷史時期，被子植物出現後和昆蟲形成了複雜的協同演化關係，造就了被子植物和現代很多昆蟲類別的輻射發展，但中生代昆蟲為被子植物傳粉的直接化石證據極少，該項研究也提供了不可多得的植物和昆蟲協同演化的範例。
  • 南京古生物所等揭秘早期被子植物新成員——變果
    被子植物起源及其早期演化是植物學家長期以來致力攻克的難題，解決該問題的方法是找到化石證據。我國遼西的義縣組地層因其出產的被子植物化石而聞名，近期，學界關於義縣組古植物學研究取得進展——獲得變果，其是一個被子植物化石。
  • 南京古生物所等發現地球上最古老的足跡化石
    南京古生物所等發現地球上最古老的足跡化石 2018-06-08 南京地質古生物研究所 【字體　　由中國科學院南京地質古生物研究所和美國維吉尼亞理工大學組成的早期生命研究團隊，在湖北宜昌三峽地區埃迪卡拉系燈影組（5.51—5.41億年前）地層中發現的一系列足跡化石，為破解具有附肢的兩側對稱動物的起源，提供了重要線索
  • 南京古生物所等發現典型埃迪卡拉化石葉狀體新類型
    埃迪卡拉型生物是在埃迪卡拉紀晚期（～571–539 Ma）繁盛的一類軟軀體的、形態複雜的宏體真核生物，組成「寒武紀大爆發」前夕埃迪卡拉紀最為獨特的宏體化石生物群——埃迪卡拉生物群，在早期宏體生物的演化過程中佔有重要位置。
  • 南京古生物所等發現1500萬年前的木乃伊化南酸棗果化石
    據考古學證據顯示，8000多年前，古人就已開始食用南酸棗，並將其果實大量儲存起來。近期，中國科學院南京地質古生物研究所博士王姿晰、副研究員史恭樂和舒軍武、碩士研究生尹素心與美國芝加哥植物園合作，利用Micro-CT掃描和包埋切片等實驗方法，研究我國東南沿海福建漳浦中新世佛曇植物群中的木乃伊化南酸棗果化石。