南農陳發棣教授課題組揭示菊屬及其近緣屬的演化關係和演化歷史

2020-11-05 園藝研究




菊花(Chrysanthemum morifolium)是世界著名花卉，栽培菊花最早起源於中國，具有悠久的人工選育歷史。但菊花的起源地點、起源時間以及演化歷史等還存在許多爭議。菊屬及其近緣屬物種的演化歷史和演化關係是探究菊花起源的重要依據。物種的進化受到環境的驅動和選擇，其演化歷史與其周邊地理環境的演變息息相關，而探究這種演化歷史和內在關係，需要生物地理學、生態學、古植物學、古生地理學、古然氣候學及古生態學等多方面的綜合分析。然而，菊花相關研究還很缺乏。


近日，Horticulture Research在線發表了南京農業大學菊花團隊題為Small-scale alpine topography at low latitudes and high altitudes: Refuge areas of the genus Chrysanthemum and its allies的研究論文。本文選擇了橫斷山西南端一個具有特殊地理意義的矩形區域作為研究區域，開展全域深入的生物地理學及生態學調查與研究，該區域是目前中國亞菊屬分布緯度最低的物種密絨亞菊(Ajania sericea)，與分布海拔最高類群(3200m)野菊(Chrysanthemum indicum)，以及櫟葉菊屬(Phaeostigma)物種重疊分布的區域。基於GIS、生態樣方以及SRAP分子標記等數據，對該區域菊屬及其近緣屬5個物種9個居群的形態多樣性、遺傳關係、植被群落及地形相關性進行分析，並結合該區域現有古地理學、古氣候學、古生態學研究結果，對菊屬及其近緣屬的演化關係和演化歷史進行了探究。

研究發現菊屬與亞菊屬的邊緣雌花形態存在自然的過渡類型，北坡向較低的光照強度及相對溼潤的生境有利於舌狀花伸長和進化。櫟葉菊屬與菊屬的遺傳距離相對較遠，而亞菊屬則處在二者之間。該區域的菊屬及其近緣屬物種，對海拔高度在3000m左右的多石地貌上的針葉(Pinus)—闊葉(Quercus)混交林邊緣生態群落的依賴程度極高，這些多石地貌和林緣群落成為它們在第四紀間冰期(interglacial period)避難的生態島嶼。推測無舌狀花的櫟葉菊屬是蒿亞族中較為原始的類群，其蒿型(Artemisia-type)花粉更傾向於風媒傳粉，有舌狀花的菊屬則更為進化，其春黃菊型(Anthemis-type)花粉更傾向於蟲媒傳粉，而橫斷山隆起所造成的複雜地貌對菊屬及其近緣屬物種的形成、演化與發展起到了關鍵作用。本文為菊花起源研究提供了新的視角、方法和依據。


Fig. 2: Stony habitats, microphotographs of corolla and capitula for Chrysanthemum and its allies.


Fig. 5: The topographic information of nine plots determined by GIS.


Fig. 3: Principal component analysis (PCA) and correlation analysis

南京農業大學園藝學院博士陳希為本文的第一作者，南京農業大學園藝學院陳發棣教授為通訊作者。大理大學農學與生物科學學院，大理大學東喜馬拉雅生物多樣性研究院參與了研究。該研究得到了國家重點研發計劃(2019YFD1001501)，國家自然科學基金(31730081, 31870306)，雲南省應用基礎研究計劃青年項目(2016FD070)以及江蘇高校優勢學科建設工程項目的資助。


文章連結：

https://www.nature.com/articles/s41438-020-00407-9

About Horticulture Research

Horticulture Research 是由南京農業大學與自然出版集團（現Springer Nature）合作創辦的英文期刊，是Nature旗下唯一的園藝領域專刊。所有關於園藝作物的基礎和理論研究都可以投稿。Horticulture Research 科睿唯安JCR2019影響因子：5.404，位於園藝一區（第1/36名），植物科學一區（第16/234名），遺傳學一區（第24/177名）。2019年中科院期刊分區（基礎版）：位於園藝小類一區，植物科學小類一區，農林科學大類一區（Top期刊）。

相關焦點

  • 南農大新菊花品種讓花海更美|中國花海
    農莊景區策劃強天宇介紹，花海佔地35畝，由南京農業大學菊花課題組提供品種和技術，共種植各種菊花300多個品種。去年花季，入園賞花遊客突破40萬人次。今年儘管受疫情影響，但賞花遊客比去年同期仍增加10%左右。順應中國花海經濟蓬勃發展潮流，近年來，由南京農業大學園藝學院教授陳發棣菊花課題組通過政企合作、推廣新品種、研發新技術等，助力菊花產業和花海經濟健康持續發展。
  • 呂雪梅教授:腫瘤內部和之間的異質性演化及其醫學意義
    2016年4月25日訊/生物谷BIOON/--4月23日，腫瘤異質性學術研討會在上海好望角大飯店進入第二天的議程，中國科學院北京基因組研究所研究員呂雪梅博士發表了題為《腫瘤內部和之間異質性的演化及其醫學意義
  • ...菊科絹毛苣屬、肉菊屬與合頭菊屬的系統學和生物地理學研究獲進展
    近日，由中國科學院昆明植物研究所孫航研究員帶領的課題組，在國家重點基礎研究發展計劃（973）（2007CB411601）和國家自然科學基金（30625004, 40930209, 31000101）等項目的資助下，對分布在青藏高原—喜馬拉雅地區的絹毛苣屬（Soroseris）、肉菊屬（Stebbinsia）與合頭菊屬（Syncalathium）植物進行了分子系統發育和生物地理學研究
  • 尋覓地球遠古生命揭示奧秘和演化歷史
    對於現代古生物學和地層學國家重點實驗室主任朱懷誠研究員和其他20多位科學家來說，「尋覓地球遠古的生命就是我們的任務，這是比神話故事更加迷人的科學。」他們研究的對象是各種地質時代中的生物化石，所揭示的是遠古生命的奧秘和生命演化的歷史，是一個生命進化過程中的真實而又神奇的故事。　　古生物學和地層學領域的中國唯一　　「在古生物學和地層學領域，我們是唯一的國家重點實驗室。」
  • 微生物所等重建擔子菌門骨幹類群的演化時間和發育圖譜
    近十幾年來，在DNA測序基礎上的真菌分子系統發育研究發展迅速，隨著測序樣本量的不斷增加，大量新物種被發現的同時，越來越多過去不曾知曉的進化分支也被揭示。目前真菌分類大多依賴於類群進化上的單系發生性和表型特徵，並基於此構建分類體系。然而這樣的分類體系卻遠不能和這些數目眾多的新支序對應，使之難以命名。
  • 饒廣遠研究組揭示了植物R2R3-MYB轉錄因子的演化歷史
    前人的研究表明，藻類植物和基部陸生植物基因組編碼的R2R3-MYB轉錄因子相對較少，但種子植物中數量眾多，因此R2R3-MYB轉錄因子在植物中的擴張過程與機制是一個值得深入探討的演化生物學問題。該研究通過一系列的演化分析，對植物中R2R3-MYB轉錄因子的序列鑑定、劃分體系、演化歷史、功能分化等方面進行了深入探討，為未來對植物R2R3-MYB轉錄因子的功能研究提供了新的思路。
  • 樟科植物新屬發現——北油丹屬
    樟科植物是一個世界公認的系統分類學研究難度大、物種界定棘手難把握的木本植物類群（草本寄生的無根藤屬除外），估計全球約有50個屬，包含2500-3500個物種，主要分布於亞洲與美洲的熱帶及亞熱帶地區，該類群植物在區域生物多樣性組成、生態環境保護與經濟發展中發揮著舉足輕重的作用。
  • 樟科植物新屬——北油丹屬
    Li樟科植物是一個世界公認的系統分類學研究難度大、物種界定棘手難把握的木本植物類群（草本寄生的無根藤屬除外），估計全球約有50個屬，包含2500-3500個物種，主要分布於亞洲與美洲的熱帶及亞熱帶地區，該類群植物在區域生物多樣性組成、生態環境保護與經濟發展中發揮著舉足輕重的作用。
  • 重新認識地質歷史時期生命演化歷程
    早白堊世哺乳動物——蓋氏熱河俊獸揭示了哪些進化趨勢？國寶大熊貓的祖先在其基因中傳達了何種信息？4月7日，中國古生物學會在南京發布了「2019年度中國古生物學十大進展」（以下簡稱「十大進展」），清江生物群、熱河俊獸、大熊貓古基因組等研究入選，這些成果，作為我國2019年在古生物領域具有國際影響力的高水平研究，刷新了人類對地質歷史時期生命演化歷程的認識。
  • 速足介類Cribroconcha屬的演化模式揭示晚古生代介形類的「生存策略」
    介形類時空分布的廣泛性和對環境響應的敏感性、獨特性，使之成為探討生物與環境過程的重要研究載體。其中，速足介類重要的屬CribroconchaCooper, 1941，因其特徵顯著、演化較快，是探究晚古生代生物與環境協同演化的理想屬種。
  • 中國古生物學十大進展 揭示地球生命早期演化秘密
    4億多年前的麒麟魚如何揭示脊椎動物頜演化之路？華北15.6億年前大型多細胞生物化石群的發現，揭開了地球生命早期演化的哪些秘密？　　3月22日，有著88年歷史的中國古生物學會在北京發布2016年度中國古生物學十大進展。我國科學家在古生物學各分支領域取得的科學成果，有力地推動著世人對地質歷史時期生命演化歷程的認識。
  • 金縷梅亞綱的演化關係
    金縷梅亞綱共有11個目，24個科，昆欄樹科至樺木，均屬此亞綱。對這一類植物的起源、演化、分類範疇等，一直是植物學家討論的問題。在此作一簡單的介紹。榛屬見於始新世的北極。殼鬥科也是發現於上白堊世，首先發現的是櫟葉屬，由它以後分化出櫟屬（（在上白堊世）、慄屬（在第三紀）、和錐屬（在白堊世），在上白堊世的化石中，曾經出現一種叫錐葉櫟的植物，可以作為櫟屬和錐屬之間的過渡類型。蕁麻目中的無花果屬見於北美上白堊世。波羅蜜屬見於上白堊世的格林蘭，而在第三紀初期，無花果屬在歐洲曾到達萊茵河岸，在亞洲曾到達黑龍江和庫頁島。
  • 古脊椎所等發現反鳥新屬種 揭秘飛行形態特徵早期演化
    中國科學院古脊椎動物與古人類研究所徐星研究員和瀋陽師範大學遼寧古生物博物館胡東宇教授領導的科研小組報導了具備今鳥類飛行形態特徵的反鳥類一個新屬種——神秘翔鳥（Xiangornis shenmi）。這一發現不僅進一步縮小了反鳥類與今鳥類間的形態差異，而且對反鳥類以及整個早期鳥類的飛行演化是一個全新的認識。2012年5月出版的美國《古脊椎動物雜誌》刊發了該項研究成果。反鳥類和今鳥類是鳥類進化的兩個主要的譜系。反鳥類繁盛於白堊紀，滅絕於白堊紀末期，被認為是鳥類起源之後第一支成功地實現全球性輻射的譜系。今鳥類是鳥類向現生鳥類演化的譜系，包括所有現生鳥類及其祖先類群。
  • 魏輔文院士團隊揭示:食性驅動大、小熊貓腸道微生物趨同演化
    腸道微生物在長期進化過程中與宿主形成密切聯繫，在宿主適應性演化過程中發揮重要作用。腸道微生物可以影響宿主的營養代謝、生理健康等生命過程，同時，也相應地會受到宿主食性和系統發育等因素的影響。然而，食性和系統發育因素在塑造腸道微生物結構中的相對作用尚不明確。大、小熊貓高度特化的植食食性與食肉動物的分類地位，為解決該問題提供了良好模型。
  • 動物所通過隙蛛研究揭示生物演化與青藏高原隆升關係
    中國科學院動物研究所李樞強研究組通過對青藏高原及其周邊地區的隙蛛（漏鬥蛛科）進行研究，發現該地區在始新世－漸新世期間的造山運動對隙蛛的起源、擴散和多樣化都產生了巨大影響，甚至導致了部分隙蛛類群的滅絕。該發現在一定程度上緩解了近些年地質學家和生物學家在青藏高原隆升時間上產生的分歧。青藏高原素有「世界屋脊」之稱。由於在第三紀早期印度板塊與亞洲板塊南緣發生碰撞並向下俯衝，造成古地中海逐漸消失和青藏高原的不斷抬升。該地區在6500萬年間的海陸變遷塑造了歐亞大陸當前的生物多樣性分布格局。
  • 稻屬基因組與生殖相關的phasiRNA的進化機制及作用特點
    . | 中科院遺傳發育所陳明生課題組在稻屬基因組中揭示生殖相關的phasiRNA的進化機制及作用特點來源 | 遺傳發育所禾本科植物生殖發育階段的花葯中大量表達21nt 和24nt的phasiRNA，分別由miR2118和miR2275誘導。phasiRNA合成通路關鍵基因的突變均影響水稻花粉育性，與兩系法雜交水稻密切相關的光敏不育位點pms1和pms3近來也發現是phasiRNA的產生位點，說明這些小RNA在水稻生殖發育過程中具有重要作用。
  • 滇西保山和臨滄地塊早古生代構造演化獲揭示
    中國科學院廣州地球化學研究所博士生劉兵兵和研究員彭頭平等人選取我國滇西昌寧—孟連古特提斯縫合帶兩側的保山和臨滄地塊古生界碎屑沉積巖為研究對象，揭示出三江特提斯構造域原、古特提斯洋盆的演化歷史，並重建了保山、臨滄和思茅—印支地塊早古生代地理位置。相關研究近日發表於《構造學》。
  • 研究發現紅豆杉屬植物起源於早白堊紀
    ller博士等合作，在全球紅豆杉屬植物物種分化與時空演化歷史研究方面取得新進展。研究發現，紅豆杉屬植物起源於早白堊紀。紅豆杉屬隸屬於紅豆杉科，因其樹皮和枝葉中含有可治療癌症的紫杉醇及其衍生物，具有重要的經濟價值。在過去30年間，由於過度開發利用，歐亞大陸該屬植物的野生資源急劇下降，部分地區的種群甚至已經絕滅。中國將該屬的全部物種列為國家一級重點保護野生植物。
  • 南京古生物所發現新生代銀杏演化新證據
    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。
  • 科學網—馮·卡門撞擊坑地形演化歷史獲揭示
    「玉兔二號」交漂亮成績單：研究者供圖 ■本報記者 甘曉 根據中國國家航天局探月與航天工程中心公布的消息，11月21日，「玉兔二號」月球車結束寒冷漫長的月夜休眠期，受光照成功自主喚醒，恢復月面工作，進入第12個月晝工作期。