Plant Cell and Environment | 浙江大学张亮生研究组应邀发表开花植物古多倍化及其意义的综述论文 被子植物，又称开花植物，与人类生活息息相关，提供了人类食物（稻类、麦类、玉米、豆类、蔬菜、水果、花卉等）、能源（油料、能源植物）、纤维（棉花、麻类等）等。被子植物主要包含了早期被子植物、单子叶、真双子叶、木兰类，有30多万种，是地球上最大的植物类群。而其姐妹类群裸子植物只有一千多种，蕨类，石松类和苔藓类等陆生植物一起也只有几万种。被子植物不只是物种数多，其在地球分布的数量也最多，如禾本科的小麦，玉米和水稻被种植最多，各种单子叶的草本植物覆盖地球各个角落。因此被子植物是如何成为植物界物种数目最多的，且在地球上分布数量最多（多样性高）的类群是植物起源研究领域的重要课题和重大科学问题。 张亮生教授与陈飞博士围绕早期被子植物睡莲进行了系列研究，其中睡莲基因组的工作年初发表在Nature上。该研究鉴定了睡莲目的祖先在~1亿年前经历了一次全基因组加倍（多倍化）事件，命名为pi(π) 事件。先前研究已经发现核心真双子叶约在~1.2亿年前经历了gamma(γ)多倍化事件，即全基因组三倍化事件，木兰类植物约在~1.2亿年前经历了lambda(λ）多倍化事件，单子叶主要类群的祖先经历了 tau(τ)多倍化事件。这些多倍化事件显示在约1.2亿年左右被子植物的主要类群都经历了多倍化事件。 多倍化增加了遗传物质，被子植物这次古多倍化事件可能对被子植物的扩张和进化具有重大意义。通过挖掘文献和相关分析，发现了多个发育和抗逆相关基因的扩张和这一次古老的多倍化事件有关联，包括了开花发育ABCE基因，光合过程中编码碳固定酶PEPC基因，热激转录因子和细胞分裂素调节因子。除了上述基因均在多倍化发生后保留了较多的拷贝，还有很多基因在这些多倍化后保留多个拷贝。这些基因的拷贝数增加对物种的扩张和适应性有重要的促进作用。 之前研究主要关注被子植物近期（2千万年内）和6.6千万年左右（恐龙灭绝时期）的多倍化事件，而对1.2亿年左右发生的古多倍化事件了解较少。本综述比较系统的总结了这次古多倍化事件，并指出这一次事件是几乎所有被子植物类群都发生过。根据地球二氧化碳浓度历史分布，1.2亿年左右刚好是浓度很高，显示那个时候地球温度很高。因此这次古多倍化对被子植物度过高温环境具有重要作用。这三次广泛的多倍化事件对被子植物的适应性高，扩张和多样性高起到了重要作用，间接的暗示多倍化在被子植物起源过程中扮演着重要角色。 本文章的总结对开花植物基因组研究具有参考意义，即开展开花植物基因组研究工作需要鉴定被子植物古老的基因组多倍化事件，没有鉴定到可能是方法不对而没有发现，因为古老的多倍化共线性信号并不强，特别是近期有加倍后古老加倍事件共线性信号容易被覆盖导致共线性信号弱。值得一提的是pi(π) 和lambda(λ）事件的命名是本文首次提出的，特意使用了数学上常用的符号来命名。 上述内容已于10月1号在《Plant Cell and Environment》上在线，题目是：《The ancient wave of polyploidization events in flowering plants and their facilitated adaptation to environmental stress》（开花植物古老的多倍化事件及其促进了开花植物对环境胁迫的适应性）。 浙江大学张亮生教授、中科院植物所焦远年教授、南京农业大学的陈飞博士为共同通讯作者。张亮生教授和兰州大学的武生聃博士为共同第一作者。浙江大学的赵云鹏教授、夏宜平教授，美国田纳西大学的Robert Trigiano教授参与了部分工作，浙江大学是第一单位。 文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pce.13898 4_pce.13898.pdf
先来解释何为 “达尔文恼人之谜”：开花植物即被子植物，在地球上有30万种，其起源时间就2亿年，为啥其在2亿年内一下子爆发了这么多物种？ 而其“姐妹”类群裸子植物只有近800种，其他类型植物也很少。这就是达尔文恼人之谜，即被子植物的在短时间的起源和扩散之谜。 被子植物基本基本上分成：双子叶，单子叶和基部被子植物。 大部分物种分布在单双子叶里，有几百个物种分布在基部被子植物。所以研究基部被子植物与单双子叶的差别是揭示开花植物起源和扩散的关键。那么就需要从基部被子植物中挑选一个物种作为模式物种。 基部被子植物有三个目：无油樟，睡莲目，和木兰藤目。睡莲是草本和水生植物，而无油樟和木兰藤目都是木本植物，木本植物难于遗传研究。睡莲在基部植物中具有独特的特点，其是草本植物具有较好的遗传操作性和生长快，种子多，另外其又是全世界分布和知名景观植物，使其作为基部被子植物中模式物种具有很大的优势性。 我们的文章主要综述当前睡莲研究进展，昨天刚刚在线了， 如下： https://www.nature.com/articles/hortres201751 编辑还帮我们写了一段： Editorial Summary Plant evolution: Advancing the abominable As one of the first diverging branches of flowering plants, waterlilies, beautiful aquatic flowers, may hold the key to the origin of these remarkable organisms. The rise of the angiosperms (flowering plants) occurred suddenly, rapidly and mysteriously, prompting Charles Darwin to term it an ‘abominable mystery.’ Liangsheng Zhang and colleagues at Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, China , review how recent advances in genetic and genomic studies have narrowed down the first branching groups of the angiosperm family tree to three groups: a small New Caledonian tree, Amborella, a group of about 100 woody plant species known as Austrobaileyales, and the waterlilies. However, precise relationships among these groups remain unclear. The first waterlily genome to be sequenced will have great potential to shed light on the origin of angiosperms, as well as contribute to tools for breeding ornamental waterlilies. hortres201751.pdf 在NCBI上也出来了，右边是相关的几篇文章 不同的睡莲，最后一个是王莲。睡莲科总共有5个属，通常指的睡莲属于睡莲属，有50多个种，王莲属于王莲属，有两种，亚马逊和 克鲁兹王莲，还有芡实属，只有芡实一个种。 睡莲属于基部被子植物，这个没有争议，在与睡莲是不是最基部！ 睡莲的花主要四个器官 已经测序的水生植物 睡莲的第一篇发表论文，后续应该还有不少，占领睡莲研究高地。
最近在线的一篇文章 Evolutionary analysis of MIKCc-type MADS-box genes in gymnosperms and angiosperms Fei Chen 1 , Xingtan Zhang 1 , Xing Liu 1 and Liangsheng Zhang 1* fpls-08-00895.pdf 被子植物又叫开花植物，有没有花是被子植物和裸子植物的主要差别。而花是由ABCE 模型基因而控制着，属于mads-box基因家族。 我们主要是裸子植物与被子植物比较，重点使用了最近测序的裸子植物基因组，如银杏，以及千种转录组数据库（oneKP http://www.onekp.com/blast.html ）中的裸子植物数据。 把MIKCc-type基因分成14个亚家族，裸子植物有3个亚家族扩张 ， 而被子植物刚好在ABCE基因上都有扩张，而裸子植物没有。被子植物这些基因扩张应该是他们成为开花的关键，而裸子植物却没有。裸子植物在另外一些基因的扩张可能与裸子植物的一些特性有关系。 红色是裸子植物，黑色是被子植物 ORIGINAL RESEARCH ARTICLE Front. Plant Sci. | doi: 10.3389/fpls.2017.00895 Evolutionary analysis of MIKCc-type MADS-box genes in gymnosperms and angiosperms Fei Chen 1 , Xingtan Zhang 1 , Xing Liu 1 and Liangsheng Zhang 1* 1 Center for Genomics and Biotechnology, Haixia Institute of Science and Technology, Key Laboratory of Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Corps (Fujian Agriculture and Forestry University), Ministry of Education, Fujian Provincial Key Laboratory of Haixia Applied Plant Systems Biology, Fujian Agriculture and Forestry University, China MIKCc-type MADS-box genes encode transcription factors that control floral organ morphogenesis and flowering time in flowering plants. Here, in order to determine when the subfamilies of MIKCc originated and their early evolutionary trajectory, we sampled and analyzed the genomes and large-scale transcriptomes representing all the orders of gymnosperms and basal angiosperms. Through phylogenetic inference, the MIKCc-type MADS-box genes were subdivided into 14 monophyletic clades. Among them, the gymnosperm orthologs of AGL6, SEP, AP1, GMADS, SOC1, AGL32, AP3/PI, SVP, AGL15, ANR1, and AG were identified. We identified and characterized the origin of a novel subfamily GMADS within gymnosperms but lost orthologs in monocots and Brassicaceae. ABCE model prototype genes were relatively conserved in terms of gene number in gymnosperms, but expanded in angiosperms, whereas SVP, SOC1, and GMADS had dramatic expansions in gymnosperms but conserved in angiosperms. Our results provided the most detailed evolutionary history of all MIKCc gene clades in gymnosperms and angiosperms. We proposed that although the near complete set of MIKCc genes had evolved in gymnosperms, the duplication and expressional transition of ABCE model MIKCc genes in the ancestor of angiosperms triggered the first flower.
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