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银杏进入一年中观赏期。它优雅华贵,寓意美好,是深受人们喜爱的景观树种。 中国科学院植物研究所、浙江大学、华大基因研究院科研人员日前联合发布揭示银杏种群进化历史、避难所及进化潜力的论文,文中“全球银杏几乎都源自中国”的结论,为人们津津乐道。 作为植物学界“明星物种”,银杏身上“谜团”重重。记者与论文共同作者“银杏树下话银杏”,看叶片穿越上亿年光阴飘落身旁,亦美也亦醉。 身世| 从恐龙时代走来 见证上亿年风雨 秋日午后,中国科学院植物研究所幽深静谧。银杏林间,曲折小径蜿蜒向前,微风拂过,已是金黄满地。 植物所博士生李宁从地上捡起一片银杏叶,放在眼前细细端详。作为论文共同作者,过去两年间,银杏几乎填满了她的全部科研世界。 而想要了解李宁和同伴们的这项研究,我们得先来跟她一起“读一读”这片叶子—— 从外形上看,银杏叶特别像一把打开的扇子。扇形叶片本来在整个植物界不多,如银杏般拥有柔和曲线的更是只此一家。它非常符合东方传统审美,难怪以银杏叶为模版制作的摆件、装饰品等层出不穷。 美丽外形绝非徒有其表,更厉害的是,你随手捡起的叶片,与上亿年前的银杏叶片化石相比,形态几乎没有变化。进化生物学领域把这种情况称之为“形态静滞”,这也是银杏被誉为“活化石”的原因之一。若再考虑到如此长久的时间跨度,地球都发生了翻天覆地的变化,小小叶片居然能“固执”地维系原样,简直要令人惊叹了。 翻到背面,细密叶脉同样暗藏“玄机”。每一支叶脉在向上延展过程中均不断分为两叉,呈“丫”字状。这种“二叉分支”是很原始的分支方式,在蕨类植物中较为常见,后来的被子植物中再也没有出现过这样的叶脉。 此外,银杏叶上端具有如“波浪”般起伏的边缘,凹进去的部分称作“裂痕”。银杏幼苗裂叶缘从完整到六裂的都有,与成年叶片差别极大。认识成年银杏的人,也未必能认出银杏幼苗。 银杏享有“长寿树”美誉,这也是它受到人们喜爱的原因之一。具体有多长寿呢?3500年!还只是它的平均寿命。目前已知存活最久的,可能是浙江天目山一棵“五世同堂”的古银杏,100岁“高龄”可谓树中老祖宗。至于数千岁的古银杏树更多了,主要生长在寺庙旁,为人类文明平添一份厚重。 银杏是裸子植物四大支系之一,而且是整个种子植物五大支系里面一个仅有一个现存种的分支。 “生物系的学生特别喜欢银杏,因为很少有植物能一口气从‘纲’说到‘种’,都得想一想,但银杏可以——银杏纲银杏目银杏科银杏属银杏。”李宁感慨,银杏从恐龙时代一路走来,历经上亿年风风雨雨。失去了全部的“亲人”,留下它“遗世独立”,仿佛超然于时间之外。 溯源| 基因测序解密码 定位银杏起源地 不但普通民众喜爱银杏,如此之多“神奇”的生物特性集于一身,在学界,它也是一个响当当的“明星”,吸引了诸多专家学者孜孜不倦寻觅探索。近二三十年来,银杏一直拥有较高研究热度,相应的,学界对其也存在多处争议,避难所问题可以说是讨论度的。 “避难所”是一个通俗的概念,在新生代第四纪大冰川期来临前,银杏原本分布极广,一度蔓延到北极点附近。而冰川来临时,全球银杏几乎灭绝,可能由于东西走向的山脉及相对温暖的环境,中国东部、南部以及西南部分地区存余了极少量银杏,研究人员将这些“在灾难中提供庇佑”的场地称为避难所,其实是生物学中的“孑遗地”。 目前世上银杏又已随处可见,那么它们究竟是从哪个地方“走出去”的呢?“有声音说是日韩,也有很多学者认为是从中国起源。至于中国起源,又有支持东部天目山起源的和支持西南部务川、金佛山等地起源的。这是一个一直存有争议,没被彻底解决的问题。” 李宁说,早在16年,浙江大学、华大基因研究院和植物所便三方合作,完成了银杏的基因组测序工作。此次研究,是在之前项目基础上又一次通力合作,主要目的之一是解决长期存在争议的避难所问题。 研究从全球51个银杏种群中,共采集到545个代表性银杏样本,遍及中国、韩国、日本、北美洲和欧洲,是迄今为止覆盖范围最广的。样本采集工作主要由长期从事濒危植物(银杏、珙桐等)群体遗传学和保护基因组学研究的浙大团队完成,接下来三家机构共同对它们进行测序分析和数据挖掘,给每份样本赐予了一个专属的“身份证号”。 想通过几百份基因组解决国外银杏的传播问题,该从何入手呢?从生物学角度考虑,由于生物对当地环境的各自适应,地理距离越远,遗传成分相似性一般会越低。若地理上相距遥远的两个样本,遗传成分却出奇相似,甚至比毗邻地之间还要像,便极有可能是“兄弟几个,有的留在了家里,有的被带到了国外”。 李宁回忆,这种结合距离和遗传成分、以大数据做支撑的研究方法,虽然是群体遗传学研究的经典策略,但当时被植物所葛颂研究员提出来并应用于这项工作当中,还是非常令大家佩服的。 带着这种思路, 上一篇:
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