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被子植物起源于三叠纪晚期瑞替期,成果转化激励报酬

被子植物起源于三叠纪晚期瑞替期
散裂中子源:窥探物质结构的“超级显微镜”
成果转化激励报酬:落袋尚早

科技日报昆明5月7日电
被子植物的崛起重塑了生态系统格局,其起源和早期快速演化问题被达尔文称为“恼人之谜”,是植物学皇冠上的璀璨明珠。为解开这一谜题,中科院昆明植物研究所进行国际合作协同攻关,开展了迄今为止科级水平最广泛取样的被子植物系统发育基因组学研究,并取得重要进展。研究成果6日在国际植物学期刊《自然·植物》上在线发表。

走近大科学工程

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达尔文以后的140年间,被子植物的起源与早期演化一直是植物学、古生物学和进化生物学研究中的热点问题。近10年来,通过分化钟估算的被子植物起源时间大多指向侏罗纪甚至三叠纪,但古生物学公认的被子植物冠群最早的化石仅发现于早白垩纪,这一问题仍然悬而未决。

本报记者 李大庆

昆明植物研究所李德铢研究员带领的研究团队依托国家重大科技基础设施“中国西南野生生物种质资源库”,通过跨越五大洲的国际合作和协同攻关,选择被子植物全部64个目,涵盖85%现存科的2351个代表种,以裸子植物163种作为外类群,利用2881个质体基因组的80个基因,重建了被子植物高分辨率的质体基因组系统发育树,估算了被子植物科级以上主要分支的分化时间。

从事材料研究的香港大学副教授黄明欣离不开实验。前不久,他和自己的博士生一起到广东东莞中国散裂中子源,利用两天时间做了一项有关高强度钢结构性能的实验。稍有遗憾的是,他们申请的实验时间有点不够。好在香港离东莞很近,一个半小时的车程就能到达。经过再次申请实验机时,黄明欣的两个博士生又去CSNS做了后续实验,拿到了完整的数据。

研究表明,被子植物起源于三叠纪晚期的瑞替期,明显早于确切的被子植物冠群最早化石年龄,并据此首次提出了被子植物化石记录与分子钟推算时间之间的“侏罗纪空缺”。此外,核心被子植物五大分支,即金粟兰目、木兰类、单子叶植物、金鱼藻目和真双子叶植物之间的关系仍然没有完全解析,暗示在被子植物早期分化阶段可能发生了辐射分化,或许发生了一定规模的灭绝事件,由此产生了令人困惑的“达尔文之谜”。自三叠纪晚期到晚白垩纪,被子植物的兴起、分化并逐渐取代裸子植物在陆表植物中占据主导地位,极大地影响了昆虫、两栖动物、哺乳动物、蕨类植物,以及许多其它生物类群的多样化进程。

“太方便了,就像在自家门口。”黄明欣告诉科技日报记者,他所研究的高强钢是汽车应用的研究重点。它既需要轻量化,又要提升汽车安全性。黄明欣团队成为CSNS通用粉末衍射仪的首位香港用户,借此,他们获得了高强钢在不同组织结构及不同变形条件下的重要微观参数信息。

发表于1998年的被子植物系统发育研究组系统是概要树,而此项新研究建立了被子植物基于质体基因组超级矩阵大数据和全面取样的真实树,它确认了被子植物八大主干支和22个分支的系统框架,有望全面更新旧有系统,它在科级水平上,揭示了41个科不同的系统位置,解决了10个科尚待解决的系统位置问题。

在此前的实验中,他曾向日本散裂中子源申请机时,设计好实验步骤,然后把材料寄到日本。“他们做好实验之后,把数据传给我们。”现在,近在咫尺的东莞有了CSNS,这对黄明欣太方便了。

作为国家大科学工程,CSNS的建成,为粤港澳大湾区的科学研究和技术进步搭建了世界一流的平台。

利用中子散射的轨迹反推物质结构

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