苔类是植物界的一个门，属于苔藓植物三个主要分支（苔、藓、角苔）之一，其起源历史可追溯至4亿年前。作为一个古老的植物类群，苔类植物多样性非常丰富，目前全世界有苔类7300余种，隶属15目，87科，300余属，其深层次系统演化关系尚有很大争议。深圳市仙湖植物园研究团队与合作者使用转录组数据重建了苔类目级骨架系统。9月8日，相关成果在线发表于国际著名期刊《Annals of Botany》上。
苔类植物石地钱。 受访单位供图
近年来，随着高通量测序技术的发展，植物系统发育基因组学获得了快速发展，转录组数据被广泛应用于植物系统发育基因组学中。转录组是基因组的表达图谱，数据信息量大，对其测序效率高。对于苔类植物这类基因组大小变异较大的类群，使用转录组数据具有较大优势。研究人员取样了55个苔类的转录组数据，覆盖苔类15个目中的14个目，构建了1480个单拷贝核基因矩阵，首次对苔类目级系统框架进行了重建，得到了高支持的系统发育树。
分析结果表明，陶氏苔目和裸蒴苔目聚为一支，是其他所有苔类的姐妹类群；壶苞苔目、囊果苔目、半月苔目和地钱目聚为复杂叶状体分支；随后溪苔亚纲、叉苔亚纲和叶苔亚纲的类群依次分化，在分析结果中隶属于溪苔亚纲的溪苔目、带叶苔目和小叶苔目没有聚成单系，而是以并系的形式存在。对于长期存在争议的毛叶苔目的系统位置，转录组数据强烈支持其与光萼苔目聚成一支，进而与叶苔目形成姐妹类群关系。
虽然苔类骨架系统关系获得了高支持，其深层系统关系在单个核基因之间依然存在广泛的冲突。此外，细胞器基因组数据与核基因组数据之间也存在冲突信号，暗示了苔类植物在演化过程中可能存在古老的杂交事件，其基因演化过程中存在不完全谱系分选的现象。之前的千种植物转录组计划研究结果认为，叶苔纲的祖先可能发生了一次全基因组复制，此结论并未得到本研究支持。苔类是陆地植物中少有的在其深层演化中没有发生全基因组复制的大分支，此现象产生的原因及其背后的意义值得进一步的探究。
该论文第一作者为深圳市仙湖植物园南亚热带植物多样性重点实验室副研究员董珊珊，通讯作者为研究员刘阳。仙湖植物园研究员张力，深圳华大生命科学研究院联合培养研究生余进，美国康涅狄克大学教授Bernard Goffinet共同完成了该项工作。该研究还得到深圳市城市管理和执法局科研专项基金的支持。
深圳晚报记者 伊宵鸿 见习记者 魏羽辰
