苔藓是高等植物的重要组成成员,快速繁盛于植物登陆之后,其物种数目仅次于被子植物,是陆地植物中唯一的配子体世代占优势且几乎全部无维管束的一支。苔藓植物分为三大分支,即苔、藓和角苔,起源于约4.5亿年前,由于体型微小、物种繁多以及进化历史复杂等原因,导致其系统发育树的构建一直面临各种挑战,进而相对于维管植物而言发展较为缓慢。虽然基于DNA片段的分子系统发育学极大地促进了苔藓分类系统的发展,但遗留的问题依然很多,尤其是深层次的科属关系。近些年,随着基因测序技术的快速提升,苔藓系统发育学研究逐渐步入基因组时代,例如利用基因组数据在大尺度上取样,解决苔藓内部目级关系。目前,被子植物的APG分类系统已经从1998年提出发展到2016年的第四代,蕨类和石松类植物的PPG分类系统也于2016年首发,而苔藓植物尚且缺乏全球统一的分类系统。
中国科学院植物研究所孢子植物分类研究组苔藓团队在多年分类学研究的基础上,通过合作研究,利用大规模的质体基因组数据,全面构建了苔藓植物的科级系统发育树,并基于此树,在已有的目级框架下,进一步提出苔藓植物的科级系统框架以及科级分类系统(Bryophyte Phylogeny Group, BPG)。
研究人员对336个苔藓类群进行二代基因组浅层测序,结合公共数据,组装成包含549个类群的最大质体基因组数据矩阵并构建系统发育树。根据强支持率的质体基因组系统发育树,综合形态学证据,在藓类分支中,提出七个新科(折边藓科Baldwiniellaceae、毛柄藓科Calyptrochaetaceae、梳藓科Ctenidiaceae、羊角藓科Herpetineuraceae、弯叶藓科Isodrepaniaceae、拟鳞叶藓科Pseudotaxiphyllaceae、小绢藓科Rozeaceae),归并一个科(万年藓科Climaciaceae);在苔类分支中,将苞片苔科Calyculariaceae由小叶苔目Fossombroniales转移至溪苔目Pelliales。同时,根据获得的质体基因组系统发育树,在前人分类系统的基础上,提出一个新的修订版的苔藓植物科级分类系统。该系统共包括藓类植物45个目和142个科,苔类植物23个目和85个科,以及角苔类植物5个目和5个科。
相关成果于3月13日在线发表于学术期刊Journal of Systematics and Evolution(JSE)。植物所博士研究生李云峰为论文第一作者,贾渝研究员和王庆华副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金等多个项目的资助。
文章链接:
http://doi.org/10.1111/jse.13063
图1. 基于质体基因组数据的苔藓植物科级系统发育框架
图2. 本研究新建立的藓类七个新科的模式属照片
图3. 苔藓植物新的科级分类系统