湖泊沉积植物古DNA的现代过程

对植被历史变化过程的研究是理解现代植被组成、分布及其对全球变化响应的基础。近年来, 随着分子古生态学的发展, 分析沉积介质中的陆生植物古DNA信号, 以研究植被及植物多样性演变的历史过程正在成为研究热点, 湖泊沉积植物古DNA已成为古植被和古生态学研究的成熟代用指标。然而与第四纪孢粉分析相比较, 湖泊沉积植物古DNA的现代过程依然不明确, 成为其进一步发展和应用的限制因素。基于此, 该文综述了湖泊沉积植物古DNA技术研究进展, 尝试阐明湖泊沉积植物古DNA的现代过程, 包括植物DNA的来源、沉积和保存过程及其影响因素, 以及植物DNA与现代植被的关系等。已有研究表明, 湖泊沉积植物古DNA主要来自湖泊周边或流域范围, 其丰度和组成除受到源植物生物量的影响外, 同样受到沉积物的搬运和沉积过程中DNA降解作用、土壤以及沉积物中颗粒的吸附过程和稀释作用等因素的影响。湖泊沉积物中植物DNA的保存则主要受到微生物活动、湖水的化学性质(电导率和pH值)、湖泊深度、沉积物组成等一系列生物与非生物因素的共同影响。湖泊沉积植物古DNA可以揭示其沉积时代的植物群落类型以及气候环境信息, 但目前并不能够用来定量重建古植被变化过程。鉴于湖泊沉积植物古DNA现代过程的复杂性, 对研究结果的解释要格外小心。与孢粉分析相比, 湖泊沉积植物古DNA研究仍处于起步阶段, 但随着分子生物技术的进步、实验设计的优化、物种条形码的扩充及参考数据库的完善等, 以DNA宏条形码和宏基因组学为主要技术手段的植物古DNA技术, 必将推动我国植物古生态研究的进一步发展。     

植物古基因组学研究进展

植物古基因组学是基因组学一个新兴分支,从现存物种中重建其祖先基因组,推断在古历史中导致形成现存物种的进化或物种形成事件。高通量测序技术的不断革新使测序读长更长、更准确,加快了植物参考基因组序列的组装进程,为古基因组学研究提供了大批量可靠的现存物种的基因组序列资源。全基因组复制(whole-genome duplication, WGD)亦称古多倍化,使植物基因组快速重组,丢失大量基因,增加结构变异,对植物进化极其重要。本文综述了植物基因组测序与组装研究进展、植物古基因组学的原理、植物基因组WGD事件以及植物祖先基因组进化场景,并对未来植物古基因组学研究进行了展望。     

一个新的古菌类群———奇古菌门(Thaumarchaeota)

基于16S rRNA基因的系统发育关系,古菌域(Archaea)被分为两个主要类群:广古菌门(Euryarchaeota)和泉古菌门(Crenarchaeota)。近20年来,微生物分子生态学技术的快速发展和应用显示,在中温环境中广泛存在着大量的未培养古菌,而且它们可能在自然界重要元素(N、C)的生物地球化学循环中发挥着重要作用。最初,这些未培养古菌因在16S rRNA基因系统发育上与泉古菌关系较密切而被称作中温泉古菌(non-thermophilic Crenarchaeota)。而近年来,对更多新发现的中温古菌核糖体RNA基因序列和其它分子标记物进行的分析均不支持中温泉古菌由嗜热泉古菌进化而来的假设,而揭示其可能代表古菌域中一个独立的系统发育分支。基因组学、生理生态特征等分析也显示中温泉古菌与泉古菌具有明显不同的特征。因而专家建议将这些古菌(中温泉古菌)划分为一个新的门,成为古菌域的第三个主要类群—Thaumarchaeota(意译为奇古菌门)。这一新古菌门提出后得到其他研究证据的支持和认可。本文对目前已知的奇古菌门的分类地位演化、基因组学、多样性和生理代谢特征等作一简要综述。     

几种古维管植物

几种古维管植物李维德（北京教育学院１０００４４）古维管植物是指已灭绝的化石维管植物。最古老的维管植物是什么？几种有代表性的古维管植物的研究近年来有何进展或新的看法？它们的进化地位如何？这些问题是生物学工作者所关注的问题。光蕨（顶囊蕨）属Ｃｃｏｋｓｏｎ...     

植物叶片化石气孔参数与古海拔定量重建: 方法与进展

古海拔的定量重建在推演地球动力学模型、大气循环模式、古气候变化以及地球化学循环过程方面都具有十分重要的作用,但是迄今为止在古植物学和古环境研究领域中古海拔的定量重建仍然存在许多难点。本文在介绍目前古海拔定量重建领域几种方法的基础上,重点对植物叶片化石气孔参数及其应用与进展进行了讨论,着重介绍:(1)如何利用植物叶片化石气孔参数法恢复古海拔;(2)方法实践过程中的误差来源与分析;(3)应用实例及展望。     

《中国古植物志·银杏植物》出版

由中国科学院南京地质古生物研究所周志炎研究员?杨小菊研究员?吴向午研究员等耗费十余年时间编著的《银杏植物》专著(图1)于2020年在科学出版社正式出版。作为《中国古植物志》编辑委员会主编的一系列分册中的一册, 这是第一本编著完成并出版的古植物志书。 中国的古植物研究始自十九世纪后半叶,早期的论著都是由西方国家的学者发表, 直到二十世纪20年代以后才有中国学者开始研究中国的植物化石, 迄今为止也已过去近一个世纪。在过去的百余年里, 中国的古植物学走过了曲折而光辉的发展历程,取得了举世瞩目的成就, 特别是关于中生代银杏目化石的系统研究被誉为是该领域具有里程碑意义的工作。     

中国古植物学十年来研究的新进展

我国自泥盆纪以后,陆相沉积颇为发育,植物化石和煤炭、油气资源非常丰富。我国幅员辽阔,是世界上具有称著于石炭、二叠纪的四大植物区系(即冈瓦纳或舌羊齿植物群、欧美植物群、安加拉植物群和华夏植物群)的唯一国家。这些得天独厚的自然条件,和新中国建立以来党和政府对科学的重视,是我国古植物学事业与研究蓬勃发展和具有美好前景的基础。建国后前三十年我国古植物学的迅速发展     

中国古植物馆

中国古植物馆是中国科学院植物研究所植物标本馆的一个分馆 ,于１９９６年落成 ,１９９８年经中国科学院正式批准成立 ,由中国科学院前任院长 ,现人大副委员长周光召题写了馆名。该馆位于北京香山中国科学院植物研究所内 ,是该所古植物学研究室的化石标本保存之处。它集植物化石采集、保藏、陈列、国际交换和科学研究为一体 ,已收藏中国各地质时期珍贵植物化石标本７万余号 ,并与美国、英国、德国、法国、瑞典、波兰及俄罗斯等国家开展了国际交流与合作。该馆是我国古植物学研究的重要基地之一 ,为我国古植物学家提供了研究生命起源、陆地植…     

四川綦江观音桥志留纪微体古植物

本文所研究的微古植物产于四川綦江观音桥志留纪剖面中的龙马溪组、桥沟组,石牛栏组、韩家店组,共有26属79种。本文只描述其中1个新种Unellium hanjiadianense。通过对微古植物的组合特征分析,揭示出该剖面各组所含藻类繁衍的特点,并根据微古植物组合特征,将龙马溪组、桥沟组、石牛栏组划归Llandoverian(兰多维列阶),韩家店组定为Wenlockian(温洛克阶)。     

新疆西准噶尔中泥盆世呼吉尔斯特植物群的特征、时代、古环境以及古植物地理学意义*

阐述呼吉尔斯特植物群的定义、分布、时代、组成和特点。呼吉尔斯特植物群主要代表我国北方区中泥盆世晚期的植物群,其具有全球广布型属种,也具有特化型植物。该植物群生物量巨大,发育小规模的森林,也形成了若干薄的煤层,成煤植物和森林冠层植物为石松类。结合该植物群化石埋藏学、沉积岩石学、煤岩学等研究,对呼吉尔斯特植物群的古环境以及古植物地理学意义进行探讨,提出:呼吉尔斯特组若干条保存有丰富植物化石和煤层的剖面,代表中泥盆世晚期区域性的陆相沉积环境,新疆西准噶尔在中泥盆世是重要的植物迁徙大陆桥。     

胡先骕的古植物学情结

..世界著名植物分类学家胡先骕教授(1894-1968),是一位博古通今、学贯中西的学者。他不仅对植物分类学家有很深的造诣,而且对古植物学也情有独钟。如他在《植物分类学简编》这本著名教科书中,就特别谈到“演化和分类的关系”,认为“演化是分类的基础”,并十分强调化石植物是探讨植物系统演化的重要证据。同时,他还有意识地向读者介绍一些古植物学基本知识与经典文献,以引导植物科学工作者培养古今结合的思想方法和工作作风。胡先骕教授曾先后两次赴美国留学,头一次是1913—1916年,在美国加州大学农学院学习森林植物,获学士学位。第二次是192…     

古菌蛋白激酶的研究进展

磷酸化是蛋白质翻译后修饰(post-translational modification)的主要方式,可由蛋白激酶、磷酸转移酶、磷酸化酶等多种方式催化进行。其中,由蛋白激酶(protein kinases)/磷酸酶(protein phosphatases)介导的可逆的蛋白磷酸化是细胞中信号转导的重要机制,在DNA复制、转录、蛋白质翻译、DNA损伤修复等生命过程中起广泛的调节作用。目前,古菌中蛋白激酶的研究尚属于初期阶段。虽然磷酸化蛋白质组学研究表明,古菌中存在大量的磷酸化蛋白质,但是我们对其具体催化作用的酶及调控机制尚不清楚。本文总结了古菌中已报道的蛋白激酶所参与的生命过程,包括古菌的DNA代谢、细胞代谢、细胞周期和运动机制等四个方面,并对今后的研究提出展望。     

不同食料植物对棉古毒蛾生长发育和繁殖的影响

在恒温(28±1)℃、恒湿(80±5)%RH条件下,研究了莲雾、芒果、荔枝、龙眼、毛叶枣、木菠萝等6种食料植物对棉古毒蛾的生长发育和繁殖的影响。结果表明,棉古毒蛾能在这6种食料植物上完成其世代循环。其发育历期、雌蛹重、存活率、成虫繁殖力和寿命等,在6种寄主植物间均存在显著差异,其中莲雾和芒果是最适宜的寄主植物,荔枝和龙眼是不适宜的寄主植物。     

地质时期植物生活型重建及古植物群落恢复

介绍了重建地质时期植物生活型及恢复古植物群落的原理和方法, 阐述了地质时期植物的形态、结构和功能与古生态环境的相互关系。     

中国东北第四纪晚期哺乳动物化石样品的古DNA损伤分析

二代测序技术的进步推动了古DNA研究的发展,古DNA研究在人类起源、动物演化等领域已经做出突出贡献。如何针对特定地点的古DNA样品特征,有效提取挖掘其中蕴含的古生物遗传信息,是发挥古代生物样品在诸多研究领域重要作用的前提。本研究将DNA损伤的两个主要指标(末端碱基替换率、平均片段长度)与样品的埋藏时间、所属地质时期、样品材料类型和建库方法相联系,分析不同因素对古DNA损伤的影响。结果表明:中国东北古脊椎动物样品中的古DNA分子的末端碱基替换率与埋藏点的含水量、样品埋藏时间呈正相关;不同地质时期的样品之间古DNA末端碱基替换率有显著差异;不同样品材料类型对于古DNA的末端碱基替换率未见明显影响;样品古DNA的平均片段长度与以上所研究的因素均无明显关系。研究结果为探明中国东北古脊椎动物样品的古DNA特征提供了分子依据,为有效选取不同地区的古脊椎动物样品及样品发掘后的合理保存提供了借鉴和参考。     

著名古植物学家理查德·克劳塞教授

今年8月29日,是国际著名古植物学家R.克劳塞教授诞辰100周年。为弘扬他对古植物学作出的杰出贡献,联邦德国森肯堡博物院于5月27日—6月2日,在法兰克福召开第三届森肯堡古植物学国际会议,以示纪念。克劳塞教授的研究领域十分广泛,除石炭二叠纪植物群涉及较少外,他对泥盆纪、中生代和新生代植物群都进行过精心研究,取得了丰硕成果,博得了古植物学界和植物学界的普遍赞扬与尊敬。他生前曾五次担任国际植物学大会副主席(按规定每届大会主席由东道国的植物学家担任)。     

荒漠孑遗植物四合木对土壤古菌群落的影响

土壤是植物定居的场所,也是植物-微生物互作的重要界面。古菌是土壤微生物重要组份,在碳、氮、硫、铁等元素的生物地球化学循环和植物的生长发育、适应生境中发挥重要作用。植物定居对土壤古菌群落的影响研究鲜有开展,孑遗植物在研究植物-微生物-环境互作中具有独特的优势。采用扩增子高通量测序技术,研究以荒漠孑遗植物四合木为建群种或优势种的四合木-红砂-珍珠-针茅群落、四合木-针茅群落和四合木群落等三种荒漠植物群落类型中,四合木根区土壤和光板地土体土壤古菌群落特征,揭示四合木定居对土壤古菌物种数量、多样性、群落组成及功能的影响。结果表明,荒漠孑遗植物四合木定居不仅增加了根区土壤古菌的物种数量,提高了根区土壤古菌群落多样性,而且改变了土壤古菌群落组成,减少了奇古菌门Nitrososphaeraceae科未分类的属氨氧化古菌（unclassified_f_Nitrososphaeraceae）和暂定Nitrososphaera属氨氧化古菌（Candidatus Nitrososphaera）相对丰度,增加了Nitrososphaeraceae科暂定Nitrocosmicus属氨氧化古菌（Candidatus Nitrocosmicus）和广古菌门海洋古菌类群Ⅱ中未分类的属（norank_o_Marine_Group_II）相对丰度,广古菌门热原体纲未分类的属（unclassified_c__Thermoplasmata）相对丰度变化显著。植物群落演替对四合木根区土壤和光板地土体土壤古菌群落均无显著影响。Nitrososphaeraceae科氨氧化古菌是三种不同荒漠植物群落类型中土壤古菌的核心微生物组。四合木定居也显著改变土壤古菌群落的功能,减弱了高丰度功能,增强了低丰度功能,对有氧呼吸、核苷酸合成、氨基酸合成等途径影响显著。荒漠孑遗植物四合木定居改变了土壤古菌群落物种数量、多样性、组成、功能等特征。     

滨海深古菌的研究进展

深古菌(Bathyarchaeota),原名MCG(Miscellaneous Crenarchaeotal Group)古菌,是一类至今未被分离培养的古菌,普遍存在于海洋和陆地环境中。深古菌具有极高的种群多样性,目前已发现多达23个亚群。深古菌具有多种生理生化功能,能降解蛋白质、多聚碳水化合物、脂肪酸、芳香族化合物和甲基化合物等有机质,参与甲烷代谢循环,产乙酸,异化还原亚硝酸盐和硫酸盐,很可能是地球碳元素循环的重要驱动力之一。本文简要概述了深古菌的研究发展历史,阐述了深古菌的分子系统发育分析、分布和基于基因组的生理特征研究的最新进展,总结了滨海深古菌的研究现状,并对滨海深古菌研究的发展方向进行了分析和展望。     

孢子花粉与植物大化石:地质记录的差异及其古植物学意义

分散孢粉与植物大化石地质记录的不一致是常见现象,基本上是受孢粉的高产量及其外壁的较强抗腐蚀性,以及沉积环境的影响所致。主要根据我国古、中生代孢粉及植物化石资料,举例说明其地质记录的差异和其导致的不同解析和结论,及其古植物学意义。涉及的问题包括：1．新疆北部石炭二叠纪和塔里木盆地二叠纪的植物区系性质,2．我国古、中生代的主要成煤植物,3．古植代／中植代界线和植物在二叠纪末有无群体灭绝,4．某些植物类群的最早化石记录或起源,5．某些地层的地质时代问题。本文对此等问题提出的与古植物学家不甚一致的结论,如塔里木自早二叠世已属亚安加拉区,我国古、中生代主要成煤植物是真蕨类尤其是树蕨,而非鳞木类、科达类,或中生代裸子植物;如果将盾籽类作为中植代植物,则古植代／中植代界线在亚安加拉区要下降到Bashkirian之内或Bashkirian—Moscovian之交,等等,是否正确,有待检验。     

古鸟类研究的几个热点问题

1我国古鸟类化石的基本情况中国的古鸟类的研究在过去的10多年中取得较大的进展。这主要得益于该时期大量早期鸟类以及与鸟类起源研究相关的带毛恐龙的发现。这些化石材料的发现速度是空前的,以此带来的概念和理论上的更新速度也是前所未有的。古鸟类通常是指生活在新生代(6500万年前至今)和中生代(6500万年前至14500万年前间)已经灭绝的鸟类。在上个世纪80年代前,我国的古鸟类的发现和研究均局限在新生代的古鸟类,这些鸟类包括鸵鸟目、鹳形目鸟类(表1),它们中的许多都归入到了现生鸟类的目、科中。这些新生代化石材料既包括一些已经完全石化(骨骼的有机成分已经完全被无机的