中国科学家揭开兰花进化之谜长枝竹

中国科学家揭开兰花进化之谜

困扰人们一个多世纪的科学谜团终被解开，深圳市政府昨日召开新闻发布会称，以国家兰科中心刘仲健教授领衔的国际科研团队，以深圳拟兰为突破口，成功解开了困扰人类一百多年的兰花进化之谜。研究成果登上了世界顶级科技期刊Nature（《自然》）。

成功解开百年之谜

兰花有近3万种，约占开花植物物种的10%.兰花其花的起源、进化和多样性的形成，被称为兰花进化之谜。一百多年来，全世界无数科学家不断致力于解开这一谜团，均未取得突破性进展。

近日，国家兰科中心刘仲健教授领衔的国际科研团队以深圳拟兰为突破口，通过对深圳拟兰进行全基因组测序以及小兰屿蝴蝶兰、铁皮石斛进行全基因组重测序，并结合其它兰科和非兰科植物的转录组及其基因功能分析，揭示了兰花的起源及其花部器官发育和生长习性以及多样性形成的分子机制和演化路径，成功解开了困扰人类一百多年的兰花进化之谜。研究成果登上世界顶级科技期刊N ature（《自然》）。

兰科有5个亚科。很早之前，刘仲健科研团队就已注意到拟兰属物种拥有几个独特的特征而有别于其它兰花：花不扭转，辐射对称，无唇瓣，雄蕊和雌蕊分生，花粉粒散生、没有聚集成块状；植株地生，具有发达的地下根。拟兰具有与仙茅相似的原始性状，被认为最接近于达尔文推测的“假兰”，是研究兰花进化的好材料，但取材非常困难。2011年，刘仲健科研团队在深圳市梧桐山上发现了一种拟兰新物种，以“深圳”市名作为它的种加词命名为“深圳拟兰”。深圳拟兰是一个自花授精物种，它的发现为兰科植物进化研究提供了很好的实验材料。

研究团队在二代测序基础上，结合三代测序和相关数据对深圳拟兰、小兰屿蝴蝶兰和铁皮石斛进行基因组组装，使测序对象的基因组组装质量更高。研究团队还对兰科5个亚科的代表性物种进行取样，从而获取大量转录组数据用于基因功能分析和验证。

重建兰花进化路线图

研究还发现，所有现存兰花的祖先曾在6600万年前的第三次生物大灭绝事件前发生了一次全基因组复制（即基因组加倍，WGD ）事件，由此开启了现生兰花的起源。全基因组复制事件后使兰花的祖先多了一套基因，成功躲过了此次大灭绝。生物大灭绝后地球生态系统遭到严重破坏，但兰花随即通过基因的扩张和收缩致使基因组出现分化而形成了5个亚科，产生更多的多样性而迅速适应了新的生态系统。因此所有现存于地球上的兰花都是恐龙灭绝时期幸存的兰花后代。

该研究在世界上首次完整重建了兰花进化的基因工具包和演化路线图，揭示了兰花花部器官发育的分子机制，更正了人们对兰花进化的传统认知，填补了植物学研究的多个空白，为植物进化生物学研究提供了数据基础和重要借鉴，为兰科植物形态特征的功能研究提供重要的理论依据和指导。同时，兰花全基因组序列也将为兰花遗传工程育种研究提供重要资源和基础，对于促进兰科植物保护，药用资源开发、品种创新具有重大意义。

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