蕨类植物起源与系统发生关系研究进展

蕨类植物是一群非常古老的植物,在其漫长的演化历史中丢失了大量的系统发生信息,因此重建其系统演化关系是蕨类植物学家所面临的重要任务之一。近年来的分子系统学研究已经确立了一些类群的系统关系,但现存的蕨类分类系统和系统发生关系还有很多谜团有待揭开。化石记录表明蕨类植物最早出现于大约4亿多年前,但大部分现代真蕨类缺少足够的化石证据。它们的起源时间和方式及其内部各类群的系统发生关系等诸多问题的解决,还有待于大量形态学和不同分子水平上的实验数据的进一步积累,并结合其直接的化石证据进行综合研究。     

蕨类植物起源与系统发生关系研究进展

蕨类植物是一群非常古老的植物,在其漫长的演化历史中丢失了大量的系统发生信息,因此重建其系统演化关系是蕨类植物学家所面临的重要任务之一.近年来的分子系统学研究已经确立了一些类群的系统关系,但现存的蕨类分类系统和系统发生关系还有很多谜团有待揭开.化石记录表明蕨类植物最早出现于大约4亿多年前,但大部分现代真蕨类缺少足够的化石证据.它们的起源时间和方式及其内部各类群的系统发生关系等诸多问题的解决,还有待于大量形态学和不同分子水平上的实验数据的进一步积累,并结合其直接的化石证据进行综合研究.     

中国石松科的分类(一)

石松类是一群最古老的现存陆生维管束植物,它的起源可以追溯到前寒武纪。可是,它的分类,比诸其它蕨类植物,长期被忽视了。在“中国蕨类植物科属的系统排列和历史来源”(见植物分类学报16卷3期,1978)一文中,作者把中国石松植物分为2科7属。各地植物学工作者来信要我对它们的区别和特征进一步说明,特提出本文。     

鹅凰嶂蕨类植物区系地理的初步研究

初步探讨了广东阳春鹅凰嶂自然保护区蕨类植物区系的地理特点,结果表明:本区有蕨类植物134种(包括变种与变型),隶属于38科72属,优势成分以水龙骨科、金星蕨科、鳞毛蕨科等系统演化上较高级的类群为主。区系单种属较多,起源古老,地理成分复杂,但热带、亚热带成分占主导地位。这些区系特征与本区古老的地质和优越的水热条件密切相关。     

被子植物起源研究中几种观点的思考

对被子植物起源研究中的几种观点进行了讨论。(1)由于被子植物存在着一组共同的性状,它们不可能是从不同祖先起源的,而是有着共同的祖先。被子植物是一个单源起源的类群。现存被子植物分类系统是依据包括形态学(广义)、分子系统学、古植物学和植物地理学等的综合性状建立的,只能表示出现存类群的亲缘关系并且追溯到它们最近的祖先。人们现在还不可能建立一个包括全部已绝灭的类群和现代生存类群的谱系发生系统。因此,现存被子植物分类系统只能看作是“亲缘”系统。(2)分析了用于推测被子植物起源时间的分子、化石和地理分布证据。我们认为,要确定被子植物起源时间,植物化石是一类重要证据,但化石只能说是植物本身可保存部分和当时当地所提供的化石条件的综合反映,它们不可能就是植物类群或种的起源时间。人们还必须考虑到化石本身的演化历史。应用分子钟也是一种手段,但误差比较大。如果我们除了利用上述两种资料之外,根据植物类群的现代分布格局及其形成,把植物的演化同地球的历史和板块运动联系起来,以推断它们起源的时间,这无疑会增加其可信度。通过对56个种子植物不同演化水平的重要科属地理分布的研究结果,我们曾提出被子植物的起源时间可能要追溯到早侏罗世,甚至晚三叠世。(3)分析了基于分子证据所提出的被子植物基部类群——ANITA成员(包括无油樟科Amborellaceae、睡莲科Nymphaeaceae、八角目Illiciales、早落瓣科Trimeniaceae、木兰藤科Austrobaileyaceae)的性质,讨论了ANITA成员在现代几个被子植物分类系统中的系统位置的不同观点,评价了它们的形态学(广义)性状。指出ANITA的成员由于包含大量的祖征,是属于原始的类群。但由于它们的共有衍征很少,如花粉球形,说明它们在被子植物演化早期就分道扬镳了,沿着不同的传代线分化。因此ANITA是一个源于不同传代线的复合群。     

里白科植物的系统发育和分歧时间估计——基于叶绿体三个基因序列的证据

里白科(Gleicheniaceae)是古老的真蕨类植物,最早的化石记录可追溯到石炭纪。现存类群的属级分类和系统演化关系一直存在很大的分歧,为了进一步探讨该类群的起源演化,文中运用最大简约法和贝叶斯演绎方法对18种代表现存里白科植物全部6属(包括新测的12种)的叶绿体3个编码基因序列(atpB,rbcL和rps4)进行分析,探讨其主要分类群(属级)的系统演化关系。结果显示,里白科植物为一个单系群,由3个分支构成:里白属(Diplopterygium Nakai)和Gleichenia japonica构成一个分支;芒萁属(Dicranopteris Bernh.)和Gleichenella pec-tinata构成另一个分支;假芒萁属(Sticherus C.Presl)与单种属Stromatopteris Mettenius及Gleichenia dicarpa构成第三个分支。用宽松分子钟方法推测里白科主要类群的起源时间为:现代里白科植物起源于早白垩世(111—140Ma),其主要分支类群随后发生多样性分化,里白属和芒萁属的快速辐射演化均发生在古近纪(40—64Ma,36—50Ma)。起源时间的估算结果暗示化石种三叠里白Diplopterygium triassica不应归入现代里白属,其归属需要重新考虑。     

中国现代石松类和蕨类的系统发育与分类系统

石松类和蕨类植物是以孢子繁殖的维管植物,在陆地植物演化上占据重要地位。随着分子系统学研究的开展,各大类群间的系统发育关系得以阐明,传统上的概念得以修正,新的现代石松类和蕨类植物的分类系统也被提出,并不断得到完善。该文介绍国内外在蕨类植物系统发育方面的研究成果,重点讨论中国分布的类群的分类处理。文中提出了一个完整的中国现代石松类和蕨类植物的分类系统,包括5亚纲、14目、39科及12亚科、约140余属。     

21世纪以来蕨类植物研究论文的发表情况: 基于Web of Science的数据统计

蕨类植物是地球上起源最为古老的维管植物, 在陆生植物演化中具有重要意义。本文通过Web of Science核心数据库(Core Collection)对目前所有关于“fern”、“lycophyte”、“pteridophyte”、“pteridophyta”等的科研论文进行了分析。结果表明: (1) 2000年后, 蕨类植物论文数量增加迅速, 特别是2006年以来增加显著, 现在年均已突破600篇; (2) 2010年以来的以蕨类植物为研究材料和对象的学科和研究领域变得越来越多元化, 多学科结合和交叉的研究方向成为新趋势; (3)中国正在成为蕨类植物研究的热点国家并且成果显著; (4)中国蕨类植物研究在快速发展的同时也出现了各研究机构之间的发展不同步。期望本论文能给蕨类植物的相关研究提供新的方向, 为中国蕨类植物工作者提供借鉴。     

国家植物园“蕨代风华”蕨类植物专题展

<正>石松类和蕨类植物起源古老,在4亿年前就成功登陆,对植物界的起源与演化具有决定性的影响。我国的石松类和蕨类植物资源丰富,物种数占世界总数的五分之一,约2 300种,40%为我国特有种。为了更好地促进我国石松类和蕨类植物的保护、研究和开发利用,让国人更加深入了解石松类和蕨类植物无花之美,中国花卉协会蕨类植物分会、中国野生植物保护协会蕨类植物专业委员会、中国植物学会蕨类植物专业委员会主办,国家植物园、国家植物标本资源库联合承办“蕨代风华”蕨类植物专题展。展览通过大量照片、活植物、科研标本、化石标本、艺术标本、科学画和科普讲座等方式为公众揭开石松类和蕨类植物的神秘面纱。展览展示的部分珍稀濒危国家重点保护蕨类植物有荷叶铁线蕨、苏铁蕨、福建观音座莲等。     

不同起源时间的植物叶凋落物在中亚热带的分解特性

选择9种起源时间不同的植物的凋落叶,采用分解袋法,在浙江千岛湖地区从2006年6月到2008年6月进行了分解试验,试图探索植物进化过程中凋落物分解特性的演变趋势.所选的9种植物分属于4个类群,按起源时间由早到晚依次为蕨类植物(芒萁和桫椤)、裸子植物(苏铁、水杉、杉木和马尾松)、双子叶植物(木荷和青冈)及单子叶植物(毛竹).每隔一个月取样,每种凋落物3次重复.结果表明:不同植物类群凋落物基质的氮(N)、木质素(Lignin)含量及Lignin/N比值与分解速率具有良好的相关性.起源时间越晚的植物凋落物的基质N含量越高,为单子叶植物>双子叶植物>裸子植物>蕨类植物.Lignin含量和Lignin/N比值的趋势一致,均为起源时间越晚而值越低,即蕨类植物>裸子植物>双子叶植物>单子叶植物.凋落物分解系数k值的范围在0.25～0.63之间,表现出毛竹>青冈>木荷>水杉>马尾松>杉木>苏铁>桫椤>芒萁的趋势.4个植物类群的凋落物分解速率的均值为单子叶植物>双子叶植物>裸子植物>蕨类植物.试验结果初步表明:植物凋落物分解的进化趋势是由分解缓慢逐渐演变为分解较快.     

鄂西后河自然保护区蕨类植物区系地理研究

初步探讨了后河自然保护区蕨类植物区系地理特点,结果表明：本区系蕨类植物种类非常丰富,起源十分古老,亚热带成分占居主导地位,温带成分的比例高,组成本区系各成分来源不同,发展极不平衡,鳞毛蕨科,水龙骨科,蹄盖蕨科拥有大量属种,显现出复杂性,优势性特色;本区系中国特有种占较大比重,与我国西南区相似率最高,可能处于我国蕨类植物的川东－鄂西特有现象中心,并支持了秦仁昌在中国蕨类植物地理分区中将鄂西划为西南区     

"Glyco-deglyco" processes during the biosynthesis of glycoproteins

For the past fifteen years, it has appeared increasingly evident that the N-glycosylation process was accompanied by the release of oligomannoside type oligosaccharides. This material is constituted of oligosaccharide-phosphates and of neutral oligosaccharides possessing one GlcNAc (OS-Gn1) or two GlcNAc (OS-Gn2) at the reducing end. It has been demonstrated that oligosaccharide-phosphates originated from the cleavage, by a specific pyrophosphatase, of non-glucosylated cytosolic faced oligosaccharide-PP-Dol and chiefly the Man5GlcNAc2-PP-Dol. The Man5GlcNAc2-P, as the main product, is recovered in the cytosolic compartment and is further degraded to Man5GlcNAc1 by not-yet depicted enzymes. In contrast, OS-Gn2 produced from hydrolysis of oligosaccharide-PP-Dol (presumably as a transfer reaction onto water) when the amount of protein acceptor is limiting, are generated into the lumen of rough endoplasmic reticulum (rough ER). They are further submitted to processing a-glucosidases and rough ER mannosidase and are (mainly as Man8GlcNAc2) exported into the cytosolic compartment. This material is further degraded into a single component, the Man5GlcNAc1, by the sequential action of a cytosolic neutral chitobiase followed by cytosolic mannosidase(s). Furthermore, OS-Gn1 could have a dual origin: in one hand, they originate from OS-Gn2 by the cytosolic degradation pathway indicated above, on the other hand, we will discuss a possible origin from the degradation or remodelling of newly synthesized glycoproteins. Considered first as a minor phenomenon, these observations have lead to the concept of intracellular oligomannoside trafficking, a process which results from more fundamental phenomena such as the control of the dolichol cycle, and the so-called quality-control of glycoprotein. In this review, we would like to describe the evolution of ideas on the origin, intracellular trafficking and putative roles of these oligomannosides released during during the N-glycosylation process. We propose that these early stage "glyco-deglyco" processes represent a way of control of N-glycosylation and of the fate of N-glycoproteins. This review is dedicated to Pr Paul Boulanger who has spent a large part of his career to determine the structure of proteins in order to understand their functions. If it is well established that many biological functions are born by proteins, it appears more and more evident that co- or post translational modifications are of importance in the modulation of these functions. Among them, the glycosylation appears as a major event which intervene in the 3D structure of the protein, which control his biological time-life and which may act in many recognition processes.     

生物多样性起源与进化研究进展

生物多样性的起源与进化是生命科学领域最重要的科学问题之一。多组学数据的积累和相关分析技术的发展, 极大地推动了人们对生物多样性起源与进化的理解和研究, 使得阐明生物进化事件发生的过程与机制成为可能。值此《生物多样性》创刊30周年之际, 本文简要回顾生物多样性起源与进化相关研究在近年来取得的重要研究进展, 以期帮助读者了解该研究方向的发展现状。过去10年中, 生物多样性起源与进化相关研究在生命之树重建、生物多样性时空分布格局、物种概念、物种形成与适应性进化以及新性状起源与多样化等方面取得了许多重要进展, 并在此基础上厘清了许多分类单元间的系统发育关系、揭示了生物多样性分布格局的部分历史成因、提出了新的物种概念和物种形成模型、阐明了新性状和新功能发生的部分分子机制。我们认为, 更精准地重建生命之树、深入挖掘基因组数据以及多学科交叉融合将是今后生物多样性研究的主要趋势。     

植物miRNA的进化

鉴于miRNA在植物基因表达调控中的重要作用, 人们已经开展对植物miRNA的预测、鉴定、功能和进化等方面的研究。随着许多模式植物基因组测序的完成, miRNA的基因组学和进化信息的整合为miRNA的起源和进化研究提供了越来越多的证据和假说, 然而尚未见关于植物miRNA进化方面的系统报道。文章从miRNA的起源以及相应的几种假说、miRNA的产生和消亡、miRNA的功能进化等几方面来分析和综述植物miRNA进化的研究进展。     

原生动物线粒体DNA的研究进展

目前已完成了多种原生动物mtDNA全序列的测定,对线粒体基因组有了较全面和深入的认识。本文总结了原生动物线粒体基因组结构、基因组成及基因表达等方面的研究进展,有助于进一步了解原始线粒体基因组的组成及其mtDNA进化,并为细胞的起源和真核生物进化的研究提供有价值的线索。     

蕨类植物MADS盒基因研究概况

MADS盒基因是生物重要的调控基因家族.简述了MADS盒基因的分类、分布和功能及种子植物MADS盒基因研究及一种苔藓植物的MADS盒基因概况,对目前从蕨类植物中分离定性的MADS盒基因与种子植物相比具有的特点及其演化关系进行了重点介绍.     

Drimanes and other terpenoids from the fern Thelypteris hispidula (Decne.) Reed

The drimane-type sesquiterpenoids (-)-polygodial (1), (-)-isopolygodial (4), drimenin (5), and isodrimenin (6) were isolated from a pungent Argentine collection of the fern Thelypteris hispidula, along with other terpenoids. As the mentioned drimanes have been previously found in liverworts, the present results strongly support the theory that Pteridophytes and Bryophytes share the same line of evolution. Our present investigations indicate that two chemotypes of T. hispidula are widespread in the northwest of Argentina. Plants belonging to the pungent chemotype contain drimanes, while nonpungent plants lack drimanes.     

真菌系统学大趋势：越来越多的分类单元

分子生物学技术与真菌系统学的有机融合,为真菌分类和系统发育研究带来了革命性的变化。最近20年来,真菌学家们建立了大量的新目、新科、新属和新种,掀开了真菌多样性及其起源进化研究的新纪元,但很多重要的系统发育问题仍没有解决,特别是大量目间、科间的亲缘关系并不清楚。细分是真菌系统学的主流趋势,野生食用菌和毒蘑菇的分类也是如此,近年涌现了越来越多的新分类单元,如在2010-2019年的10年间,中国发表大型真菌（含地衣）新种1 240余个。本专刊收载的15篇论文是对我国野生食用菌和毒蘑菇研究工作的部分总结,对真菌资源利用、毒蘑菇中毒预防与治疗具有较重要的科学意义和应用价值。