水生植物是植物適應水生環(huán)境的特殊類群，在地球上現(xiàn)存的被子植物中約2%為水生類型。生命海洋起源說為公眾熟知，但絕大多數(shù)水生植物類群卻由陸生植物適應水環(huán)境經(jīng)過了約200次獨立演化而來，在全球分布的被子植物中有24個目、83個科含有水生植物類群。植物由陸生到水生的演化過程、形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征的變化、適應水生環(huán)境的遺傳學機制等問題一直是植物進化生物學家們關(guān)注的熱點。

　　澤瀉目是已知的水生植物分布最為集中的一大類群，包含了所有海生高等植物和分布廣泛且具多種生活型的淡水水生植物，是研究植物適應水生（海生）環(huán)境演化過程的理想材料。武漢植物園王青鋒研究團隊與中國藥科大學、復旦大學、慕尼黑大學、德克薩斯州大學的相關(guān)研究人員合作開展了澤瀉目植物適應水環(huán)境的分子機制研究，對中國、美國、澳大利亞和歐洲分布的59種澤瀉目植物進行了廣泛取樣，完成了轉(zhuǎn)錄組測序、核基因和葉綠體基因的系統(tǒng)進化分析。研究結(jié)果表明，澤瀉目植物經(jīng)歷了從陸生向淡水生、再到海生的演化過程，核心澤瀉目、天南星科、巖菖蒲科之間的系統(tǒng)進化沖突主要由不完全譜系篩選與基因漸滲造成，上述類群之間最真實的進化關(guān)系是(巖菖蒲科，天南星科) + 核心澤瀉目。系統(tǒng)進化和Ks分析共鑒定出18個全基因組復制事件，其中1個發(fā)生于核心澤瀉目的共同祖先，3個發(fā)生于海生類群。對適應水生環(huán)境重要基因的分析發(fā)現(xiàn)，海生的大葉藻（Zostera marina）大量丟失的光、乙烯相關(guān)基因并沒有在其它海生和淡水生植物中普遍丟失，煙堿胺合成酶基因在沉水植物和海生植物中發(fā)生了擴張，這可能與水生環(huán)境(特別是海洋環(huán)境) 鐵離子含量較低有關(guān)。 

　　相關(guān)研究結(jié)果以“Phylogenomic analyses of Alismatales shed light into adaptations to aquatic environments”為題在線發(fā)表在進化生物學期刊Molecular Biology and Evolution上。武漢植物園陳凌云和博士生盧蓓、慕尼黑大學Diego F. Morales-Briones為論文共同第一作者，復旦大學黃建勛、武漢植物園陳進明和王青鋒為通訊作者。研究工作得到了中國科學院戰(zhàn)略先導專項(XDB31000000)、國家自然科學基金(31670226, 32070231)和中國科學院中-非聯(lián)合研究中心專項經(jīng)費的支持。 

　　論文鏈接

圖1 基于1005個核基因構(gòu)建的澤瀉目系統(tǒng)進化樹

圖2 適應水生環(huán)境相關(guān)基因的演化