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在植物的早期演化過程中，陸地植物完成了地球歷史上重要的過渡性階段，即對(duì)陸地的征服。早期陸地植物的形成是地球生命演化中最重要的事件之一，不僅對(duì)大氣以及土壤的起源、組成和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生了巨大的影響，而且為動(dòng)物建立了新的棲息地，為其他生物的起源和多樣化奠定了環(huán)境基礎(chǔ)。化石記錄提供了研究植物歷史的窗口，然而由于缺乏早期陸地植物化石證據(jù)，以及受到化石稀有性和不完整性的影響，準(zhǔn)確推算植物登陸時(shí)間成為植物學(xué)家和進(jìn)化生物學(xué)家研究的焦點(diǎn)。

2021年4月19日，我校生命科學(xué)學(xué)院鐘伯堅(jiān)教授課題組在陸地植物起源與演化研究中取得新進(jìn)展，在進(jìn)化生物學(xué)權(quán)威期刊Molecular Biology and Evolution（影響因子11.062）發(fā)表了題為 Large-scale phylogenomic analyses reveal the monophyly of bryophytes and Neoproterozoic origin of land plants的研究論文。該研究利用大規(guī)模核基因數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析，有力地支持苔蘚植物為單系類群，并估算陸地植物起源于大約9.8–6.8億年前的新元古宙（前寒武紀(jì)），比近年來廣泛報(bào)道的奧陶紀(jì)–寒武紀(jì)時(shí)期（4.5–5億年）的起源時(shí)間前推了約3億年。

該研究聚焦早期陸地植物的演化關(guān)系及陸地植物的起源時(shí)間。利用包含123個(gè)物種和1,440個(gè)直系同源基因的大型數(shù)據(jù)集，探討了系統(tǒng)誤差對(duì)重建早期陸地植物演化關(guān)系的影響。研究結(jié)果表明，基于密碼子簡并性重編碼和氨基酸矩陣的系統(tǒng)發(fā)育分析一致支持苔蘚植物為單系類群；而基于核苷酸數(shù)據(jù)集得到的苔蘚植物非單系的結(jié)論可能是由于位點(diǎn)快速同義替換導(dǎo)致。化石證據(jù)和分子數(shù)據(jù)是影響分歧時(shí)間估算的重要因素。由于化石標(biāo)定在時(shí)間先驗(yàn)設(shè)置中的決定性作用，因此改變化石標(biāo)定策略對(duì)估算陸地植物起源時(shí)間有重要的影響?；诳煽康年懙刂参锵到y(tǒng)發(fā)生關(guān)系，該研究使用22個(gè)化石標(biāo)定點(diǎn)，3種不同的化石校準(zhǔn)策略估算植物登陸時(shí)間。通過比較指定先驗(yàn)、有效先驗(yàn)和后驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)陸地植物起源時(shí)間的差異是由不同最大化石標(biāo)定點(diǎn)形成的不同先驗(yàn)分布導(dǎo)致的。狹窄的化石標(biāo)定區(qū)間使分歧時(shí)間的估算很大程度上受到化石校準(zhǔn)的約束，導(dǎo)致缺乏分子數(shù)據(jù)的支持；更為寬松的化石校準(zhǔn)策略使分子數(shù)據(jù)能提供與陸地植物起源時(shí)間相關(guān)的更多信息，而不是完全由先驗(yàn)分布決定。綜合化石標(biāo)定的可靠性和分子數(shù)據(jù)的影響，該研究支持陸地植物起源于前寒武紀(jì)時(shí)期。

本研究強(qiáng)調(diào)在面對(duì)有爭議的化石時(shí)，分子數(shù)據(jù)在估算演化時(shí)間中扮演著重要角色，同時(shí)為評(píng)估最佳化石校準(zhǔn)策略提供了新穎的分析手段。該研究成果為闡釋植物從水生到陸生諸多關(guān)鍵性狀的演化歷史（如植物胚胎和維管組織的起源與演化）提供研究基礎(chǔ)，為揭示全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的形成和動(dòng)態(tài)變化規(guī)律提供理論依據(jù)。

南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院碩士研究生蘇丹艷和博士研究生楊凌霄為共同第一作者，鐘伯堅(jiān)教授為論文的通訊作者，該研究得到了國家自然科學(xué)基金和江蘇省生物學(xué)優(yōu)勢學(xué)科等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：

https://academic.oup.com/mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msab106/...