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以下文章來源于JIPB ，作者JIPB

JIPB面向全球，刊發(fā)整合植物生物學(xué)研究的重要?jiǎng)?chuàng)新成果，包括創(chuàng)新性的重要研究論文、綜述、簡(jiǎn)訊、新資源、新技術(shù)和評(píng)論性文章等。2024年2年SCI_IF: 9.3，5年SCI_IF: 10.8，位于植物科學(xué)TOP 3.1%，SCI的Q1區(qū)。

有花植物類群在生活史與形態(tài)特征展現(xiàn)出驚人的多樣性，而理解表型多樣性或差異性如何在地質(zhì)時(shí)間尺度上形成和演化，是進(jìn)化生物學(xué)的核心目標(biāo)之一。盡管已有大量研究聚焦被子植物物種多樣化的宏觀模式，探討植物類群性狀差異的時(shí)間動(dòng)態(tài)規(guī)律，但性狀差異的驅(qū)動(dòng)過程及其與基因組演化的關(guān)聯(lián)性，目前仍存在認(rèn)知空白。

前期研究曾認(rèn)為形態(tài)多樣性與物種多樣化存在關(guān)聯(lián)，然而多項(xiàng)研究不支持這個(gè)推論。植物創(chuàng)新性狀的產(chǎn)生可能與基因組加倍事件導(dǎo)致的基因復(fù)制相關(guān)，且新性狀演化常發(fā)生在基因組沖突顯著的系統(tǒng)發(fā)育節(jié)點(diǎn)。這表明通過性狀與基因組數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析，有望揭示性狀演化的可能機(jī)制。因此，有必要對(duì)性狀演化、基因組變化及多樣化過程進(jìn)行整合分析，以探討三者間的內(nèi)在聯(lián)系。

殼斗目（Fagales）包含 7 科 34 屬約 1600 種木本物種，是溫帶與亞熱帶森林的重要組成成分，很多物種是建群種和優(yōu)勢(shì)種。殼斗目擁有豐富的化石，是將化石證據(jù)整合到植物進(jìn)化研究的模式系統(tǒng)。該類群兼具高的物種多樣性與性狀多樣性，但其演化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制至今尚不明確，為上述整合研究提供了理想的研究對(duì)象。

近日，Journal of Integrative Plant Biology在線發(fā)表了中國科學(xué)院昆明植物研究所伊廷雙團(tuán)隊(duì)、李德銖團(tuán)隊(duì)；美國密歇根大學(xué)Stephen A. Smith團(tuán)隊(duì)題為Genome duplications,genomic conflict,and rapid phenotypic evolution characterize the Cretaceous radiation of Fagales的研究論文。該研究整合多種證據(jù)揭示了殼斗目性狀多樣化“早期爆發(fā)”的模式，表明性狀演化常與基因復(fù)制相關(guān)，而物種多樣化則與性狀多樣化和基因組進(jìn)化無直接相關(guān)性。

該研究利用殼斗目156個(gè)物種（新測(cè)序149個(gè)）的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和232個(gè)物種（包含52個(gè)滅絕物種）的性狀數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一棵包含化石種的殼斗目植物系統(tǒng)發(fā)育樹（圖1），進(jìn)一步明確殼斗目系統(tǒng)發(fā)育框架，解析了樺木科、胡桃科、殼斗科內(nèi)部此前存在爭(zhēng)議的親緣關(guān)系。研究揭示殼斗目起源于早白堊紀(jì)，干群年齡約 1.085 億年，冠群年齡約 1.05 億年；現(xiàn)存 7 個(gè)科的冠群分化均發(fā)生于白堊紀(jì)。研究發(fā)現(xiàn)胡桃科共有一個(gè)全基因組加倍事件，以及12個(gè)殼斗目的基因加倍節(jié)點(diǎn)。樺木亞科（榿木屬與樺木屬）、胡桃亞科（化香樹屬、楓楊屬與胡桃屬）的屬間關(guān)系存在基因樹沖突；殼斗科櫟亞科系統(tǒng)發(fā)育中沖突顯著。性狀演化的結(jié)果表明，早新生代時(shí)期殼斗目形態(tài)空間已經(jīng)與現(xiàn)在相近，符合性狀分化的“早期爆發(fā)”模式（圖2），且表型進(jìn)化與基因復(fù)制事件相關(guān)（圖3），與基因沖突不相關(guān)。物種多樣化與性狀和基因組進(jìn)化模式不相關(guān)，檢測(cè)到的5個(gè)物種多樣化速率變化顯著的節(jié)點(diǎn)（樺木屬、鵝耳櫪屬 鐵木屬等）與基因重復(fù)或性狀創(chuàng)新無直接關(guān)聯(lián)，表明植物多樣性在地質(zhì)時(shí)間尺度上演化的多維性。

中國科學(xué)院昆明植物研究所中國西南野生生物種質(zhì)資源庫已畢業(yè)博士楊瑩瑩（北京大學(xué)博士后）和美國史密森學(xué)會(huì)國家自然歷史博物館Gregory W. Stull博士為該論文的第一作者，中國科學(xué)院昆明植物研究所伊廷雙研究員、李德銖研究員和美國密歇根大學(xué)Stephen A. Smith教授為該論文的共同通訊作者。山東師范大學(xué)曲小健副教授、云南大學(xué)鄧敏教授、中國科學(xué)院昆明植物研究所趙磊助理研究員、北京大學(xué)王志恒教授、美國賓夕法尼亞大學(xué)馬紅教授、胡宜參與了該論文工作。該研究得到中國科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(xiàng)（2019FY100900），云南省基礎(chǔ)研究重大專項(xiàng)（202401BC070001），云南省高層次人才支持計(jì)劃：云嶺學(xué)者專項(xiàng)，國家自然科學(xué)基金（重點(diǎn)國際合作研究項(xiàng)目編號(hào)：31720103903）的支持。G.W.S.感謝中國科學(xué)院院長(zhǎng)國際訪問學(xué)者計(jì)劃（編號(hào)：2020PB0009）和中國博士后科學(xué)基金國際交流計(jì)劃的資助。S.A.S.感謝美國國家科學(xué)基金會(huì)（DEB 1917146 和 DBI 1930030）的資助。

圖1殼斗目化石校準(zhǔn)的系統(tǒng)發(fā)育時(shí)間樹

圖2殼斗目的時(shí)間形態(tài)空間演化和7個(gè)科的形態(tài)空間大小。圖A、B和D基于現(xiàn)存和滅絕的物種，而圖C僅基于現(xiàn)存物種。圖A顯示了殼斗目性狀演化的“早期爆發(fā)”的模式。

圖3殼斗目性狀創(chuàng)新與基因復(fù)制的相關(guān)關(guān)系。圖A和圖B將分支特異性性狀創(chuàng)新速率（性狀狀態(tài)變化數(shù)/Myr）與殼斗目系統(tǒng)發(fā)育中相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的基因復(fù)制事件并列對(duì)比。異常分支用彩色圓圈突出顯示。圖C顯示了性狀創(chuàng)新速率與復(fù)制之間的相關(guān)性。注釋：每個(gè)圓圈代表系統(tǒng)發(fā)育中的一個(gè)分支；藍(lán)色虛線表示GAM回歸趨勢(shì)。BTCJM，核心殼斗目；FBTCJM，除南水青岡科Nothofagaceae以外的殼斗目類群。

文：楊瑩瑩，伊廷雙