内容摘要：科學家們對寄生植物Pilostylesaethiopica進行了測序，這種植物生活在其他植物內部，隻有在開花時才能看到。DNA測序對這種植物所在的類群進行了重新分類。來源：uux.cn/Sidonie

科學家們對寄生植物Pilostyles aethiopica進行了測序，這種植物生活在其他植物內部，隻有在開花時才能看到。DNA測序對這種植物所在的類群進行了重新分類。來源：uux.cn/Sidonie Bellot，RBG Kew
（神秘的地球uux.cn）據英國皇家植物園：英國皇家植物園領導的279名科學家組成的國際團隊今天（4月24日）在《自然》雜誌上發表了一篇新論文，介紹了對開花植物生命樹的最新了解。
這一令人難以置信的成就利用了來自9500多個物種的18億個字母的遺傳密碼，涵蓋了近8000個已知的開花植物屬（約60%），為開花植物的進化史及其在地球上的生態優勢提供了新的線索。
該研究的作者認為，這些數據將有助於未來在氣候變化和生物多樣性喪失的情況下識別新物種、完善植物分類、發現新的藥用化合物以及保護植物。
這一植物科學的重要裏程碑，由邱領導，涉及138個國際組織，建立在比任何對開花植物生命樹的可比研究都多15倍的數據之上。在為這項研究測序的物種中，有800多個以前從未進行過DNA測序。
這項研究解鎖的數據量之大，需要一台計算機18年的時間來處理，這是朝著為所有33萬種已知開花植物建造生命之樹邁出的一大步——這是邱生命之樹倡議的一項重大任務。
RBG Kew研究員Alexandre Zuntini博士表示，“分析這一前所未有的數據量，以解碼隱藏在數百萬個DNA序列中的信息，是一個巨大的挑戰。但這也為重新評估和擴展我們對植物生命樹的知識提供了獨特的機會，為探索植物進化的複雜性打開了一扇新的窗口。”

被子植物生命樹建立在比可比研究多15倍的數據基礎上，涉及9500多種不同開花植物的測序。來源：uux.cn/RBG Kew
解鎖曆史植物標本館標本進行尖端研究
開花植物生命樹，就像我們自己的家譜一樣，使我們能夠了解不同物種之間的關係。生命之樹是通過比較不同物種之間的DNA序列來發現的，以識別隨著時間的推移而積累的變化（突變），就像分子化石記錄一樣。
隨著DNA測序技術的進步，我們對生命之樹的理解正在迅速提高。在這項研究中，開發了新的基因組技術，從每個樣本中磁性捕獲數百個基因和數十萬個遺傳密碼字母，比早期的方法多了幾個數量級。
該團隊方法的一個關鍵優勢是，即使DNA嚴重受損，也能對各種各樣的植物材料進行測序，包括新舊植物材料。世界植物標本館收藏的大量幹燥植物材料寶庫，包括近4億個植物科學標本，現在可以進行基因研究。
利用這些標本，該團隊成功地對近200年前在尼泊爾采集的一個沙蒿標本（全球沙蒿）進行了測序，盡管其DNA質量較差，但仍能將其放入生命之樹。
該團隊甚至分析了已經滅絕的植物，比如瓜達盧佩島橄欖（Hespeelaea palmeri），自1875年以來就沒有人見過它活著。事實上，根據世界自然保護聯盟紅色名錄，已測序的物種中有511個已經麵臨滅絕的風險，其中還有三個類似於已經滅絕的赫斯佩拉。
生命之樹高級研究負責人William Baker教授說：“在許多方麵，這種新穎的方法使我們能夠通過利用曆史植物標本館中的豐富數據與過去的植物學家合作，其中一些標本早在19世紀初就被收集到了。
“我們傑出的前輩，如查爾斯·達爾文或約瑟夫·胡克，無法預料這些標本在今天的基因組研究中會有多麽重要。DNA甚至在他們的一生中都沒有被發現！
“我們的工作表明，這些令人難以置信的植物博物館對地球上生命的開創性研究是多麽重要。誰知道它們還有哪些未被發現的科學機會呢？”
在測序的9506個物種中，3400多個來自48個國家的163個草藥庫。來自世界各地植物收藏的額外材料（如DNA庫、種子、活體收藏）對於填補關鍵知識空白至關重要，從而為開花植物進化史提供新的線索。該團隊還受益於1900多個物種的公開數據，突出了開放科學方法對未來基因組研究的價值。
揭示達爾文令人憎惡的奧秘
僅開花植物就占陸地上所有已知植物生命的90%左右，在地球上幾乎無處不在——從最潮濕的熱帶到南極半島的岩石露頭。然而，我們對這些植物是如何在起源後不久就占據主導地位的理解，讓包括查爾斯·達爾文在內的幾代科學家感到困惑。
開花植物起源於1.4億多年前，之後它們迅速超過了其他維管植物，包括它們現存的近親裸子植物（種子裸露的非開花植物，如蘇鐵、針葉樹和銀杏）。
達爾文對化石記錄中突然出現的這種多樣性感到困惑。在1879年寫給他的密友、RBG邱園主任Joseph Dalton Hooker的一封信中，他寫道：“據我們所知，在最近的地質時代，所有高等植物的快速發展是一個令人憎惡的謎。”
利用200塊化石，作者根據時間縮放了他們的生命樹，揭示了開花植物是如何在地質時期進化的。他們發現，早花植物的多樣性確實激增，在它們起源後不久就產生了今天存在的80%以上的主要譜係。
然而，在接下來的1億年裏，這一趨勢下降到了一個更穩定的速度，直到大約4000萬年前，隨著全球氣溫的下降，多樣化再次激增。這些新的見解會讓達爾文著迷，肯定會幫助今天的科學家應對理解物種如何以及為什麽多樣化的挑戰。

為這項研究測序的最古老的植物是納撒尼爾·沃利奇於1829年收集的一個幹燥的全球阿倫納利植物標本館標本。來源：RBG Kew
真正的全球合作
如果沒有邱大學的科學家與全球許多合作夥伴的合作，組裝一棵如此廣泛的生命樹是不可能的。總共有279名作者參與了這項研究，他們代表了來自27個國家138個組織的許多不同國籍。其中包括澳大利亞植物基因組學（GAP）聯盟，他們是該團隊技術的早期采用者，並與邱園密切合作，最大限度地增加樹上的澳大利亞植物物種數量。
國際合作者還分享了他們獨特的植物學專業知識，以及許多來自世界各地的珍貴植物樣本，如果沒有他們的幫助，這些樣本是無法獲得的。這棵樹的綜合性在很大程度上是這種奇妙夥伴關係的結果。
澳大利亞生物平台公司項目經理、GAP聯盟的Mabel Lum博士表示：“我們很自豪能成為RBG Kew建立全球研究基礎設施的主要合作夥伴和合作者，以促進我們對開花植物生命樹的理解。這一富有成果的合作強調了我們致力於促進科學研究的創新和合作，為未來的發現提供了跳板，這將有助於塑造我們對未來幾代人自然世界的理解。”

Alstonia spectabilis是一種對當地德頓人具有重要藥用價值的物種，並首次被測序。來源：uux.cn/RBG Kew
好好利用生命之樹
開花植物生命樹在生物多樣性研究中具有巨大的潛力。這是因為，正如人們可以根據元素在周期表中的位置來預測元素的性質一樣，物種在生命樹中的位置也讓我們能夠預測其性質。因此，這些新數據將對加強許多科學領域及其他領域具有寶貴價值。
為了實現這一點，公眾和科學界都可以公開、自由地訪問這棵樹和支撐它的所有數據，包括通過邱園生命樹探索者。該研究的作者認為，這種開放獲取是全球科學數據民主化的關鍵。
開放獲取還將幫助科學家充分利用這些數據，例如將其與人工智能相結合，預測哪些植物物種可能包括具有藥用潛力的分子。同樣，生命之樹可以用來更好地了解和預測病蟲害未來將如何影響英國的植物。作者指出，最終，這些數據的應用將由訪問這些數據的科學家的獨創性驅動。
RBG邱園高級研究負責人Melanie Jayne Howes博士不是這項研究的作者，但她將在研究中利用這些數據，她說：“植物化學物質激發了許多藥物的靈感，但在幫助未來藥物發現方麵仍有巨大的未開發潛力。挑戰在於知道在從約33萬種開花植物中尋找新藥的過程中應該科學地研究哪種。”。
“在邱大學，我們正在應用人工智能來預測哪些植物物種含有對瘧疾有藥用潛力的化學物質。這一龐大的新數據集的可用性為加強這些預測提供了令人興奮的機會，從而加快了從植物中發現瘧疾和其他疾病的藥物。”

這棵新的生命樹重新分類了寬花菊的科和屬，寬花菊是一種結著奇異果實的熱帶小樹。來源：uux.cn/Danilo Tandang
開花植物生命樹中的傑出物種
因野生山羊而滅絕：Hespeelaea palmeri，也稱為瓜達盧佩島橄欖（olivo de la Isla de Guadalupe）。根據1875年醫生愛德華·帕爾默在墨西哥下加利福尼亞州瓜達盧佩島采集的邱園植物標本進行測序。一種屬於橄欖科（木犀科）的樹，由於非本地山羊過度放牧，現已滅絕。
已測序的最古老的標本：格氏Arenaria globiflora，也被稱為尼泊爾沙蒿。根據1829年納撒尼爾·沃利奇在邱園采集的植物標本進行測序。這個引人注目的標本來自一種生長在海拔3600米以上的喜馬拉雅山植物。
寄生植物家族之謎被解開：毛柄菌，莖吸盤科（Apodathaceae）的成員。根據Kew的Sidonie Bellot於2012年在津巴布韋收集的植物組織測序。這種奇怪的寄生蟲生活在其他植物的樹枝裏，隻有當它開花時才能看到。此前人們認為它與南瓜和秋海棠（Cucurbitals）有密切的親緣關係，研究發現它屬於Malpighiales群。
奇特的熱帶樹木，重新分類：寬花菊，黃山毛櫸科（Stemonuraceae）的成員。根據1993年在印度尼西亞新幾內亞采集的邱園植物標本進行測序。這種熱帶小樹結著奇異的針果，以前被歸入冬青科。新生命樹將其屬和科重新分類到一個全新的目中。
胡克19世紀50年代喜馬拉雅山探險隊的竹子：頭倒立草，禾本科植物。根據1850年RBG Kew的第二任主任Joseph Hooker和他的朋友Thomas Thomson在印度采集的植物標本進行測序。
首次對藥用植物進行測序：壯觀的Alstonia spectabilis，也被特頓人稱為Kroti metan。根據1954年在巴布亞新幾內亞采集的邱園植物標本進行測序。這棵20米高的大樹生長在東南亞和澳大利亞的熱帶雨林中。盡管對西帝汶的德頓人來說，治療瘧疾在醫學上很重要，也是一種寶貴的木材來源，但其DNA以前從未被測序過。