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全球银杏几乎都源自中国,随处可见却“濒危”,野生银杏几断层

作者:海峡网络

银杏进入了一年中最好的观赏期。它优雅典雅,美意盎然,是深受喜爱的山水树种。

来自中国科学院植物研究所、浙江大学和华大遗传研究所的研究人员联合发表了一篇论文,揭示了银杏种群的进化历史、避难所和进化潜力,其中"世界上几乎所有的银杏都起源于中国"的结论是一大令人津津乐道的源泉。

它是|

从恐龙时代见证数亿年的风雨

一个秋日的午后,中国科学院植物研究所安静祥和。在银杏林中,蜿蜒的小路蜿蜒前行,微风吹拂,一直充满了金色。

全球银杏几乎都源自中国,随处可见却“濒危”,野生银杏几断层

而要了解李宁和她的同事们的研究,我们首先要和她一起"读"树叶。

在外观上,银杏叶特别像一个开放的风扇。扇形的叶子在整个植物世界中很少,而且只有一个像银杏一样具有柔软曲线的叶子。它非常符合东方的传统美学,难怪银杏叶为模具制作的装饰品、装饰品等无穷无尽。

美丽的形状绝不是手表,但更重要的是,与数亿年前的银杏叶化石相比,你手边捡到的叶子在形状上几乎没有变化。进化生物学领域称这种情况为"形态学滞后",这是银杏被称为"活化石"的原因之一。如果考虑到这么长的时间跨度,地球已经发生了翻天覆地的变化,小叶片竟然能"固执地"如人意,简直令人惊叹。

转过身去,细叶脉也隐藏着"神秘机"。每个叶脉在向上延伸的过程中不断分为两个叉,即"ya"型。这种"二元分支"是一个原始分支,在蕨类植物中更常见,在后来的被子植物中从未见过。

此外,银杏叶的上部具有像"波浪"一样的起伏边缘,凹陷的部分称为"裂缝"。银杏幼苗的叶子从完整到六裂,这与成年叶非常不同。认识成年银杏的人可能无法识别银杏幼苗。

银杏被誉为"长寿树",这也是它受欢迎的原因之一。究竟需要多长时间?3500年!这只是它的平均寿命。目前已知存活时间最长的,可能是浙江省天木山的一棵"五岁"古银杏,12000年老的"老"可谓是老祖树。至于几千年来古银杏树比较多,主要生长在寺庙旁边,为人类文明增添了厚厚的一面。

银杏是裸株的四个分支之一,也是整个种子植物的五个分支中唯一一个现存物种的分支。

"生物学专业的学生特别喜欢银杏,因为很少有植物能一口气想到'帮派'到'物种',但银杏可以——银杏银杏就是银杏。李宁的感觉,银杏从恐龙时代一路走来,历经亿年的风风雨雨。失去所有的"家庭",它让它"留下来独立",仿佛超越了时间。

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基因测序代码定位银杏的起源

不仅普通大众爱银杏,这么多"神奇"的生物特性集于一身,在学术界,它也是一颗著名的"明星",吸引了不懈的专家学者不懈探索。在过去的二三十年里,银杏的研究热度很高,相应地,学术界也存在很多争议,庇护问题可以说是讨论最多的。

"圣所"是一个流行的概念,在新一代第四纪元冰川时期之前,银杏最初广泛传播,曾经传播到北极附近。当冰川出现时,全球银杏几乎灭绝,可能是因为东西向山脉和相对温暖的条件,在中国东部,南部和西南部几乎没有银杏留下来,研究人员称这些地点"在灾难中提供庇护所"生物学中的"避难所"。

目前,银杏在世界上无处不在,那么它们究竟从哪里来"走出去"呢?"有声音说这是日本和韩国,也有很多学者认为这是来自中国。至于中国的起源,有对东方天母山起源的支持,对西南玉川、金福山等地的起源的支持。这是一个有争议的问题,并没有完全解决。"

早在2016年,浙江大学、华大遗传研究所和植物研究所携手完成了第一次银杏基因组测序,李说。该研究以以前的项目为基础,旨在解决长期有争议的住房问题。

该研究从中国,韩国,日本,北美和欧洲的51个银杏种群中收集了545个具有代表性的银杏样本,这是迄今为止最广泛的样本。样本采集工作主要是通过对濒危植物(银杏、银杏等)遗传学的长期研究和基因组学的保护而进行的,接下来的三家机构联合进行测序分析和数据挖掘,给每个样本一个专属的"ID号"。

你从哪里开始解决银杏通过数百个基因组在国外传播的问题?从生物学的角度来看,地理距离越大,由于生物体对当地环境的生物适应性,遗传相似性越低。如果说两个样本之间的地理距离,其基因组成出人意料地相似,甚至比相邻的地方之间更相似,那么很可能是"兄弟,有的留在家里,有的被带到国外"。

李宁回忆说,这种距离与遗传组成的结合,有大数据研究方法的支持,虽然是群体遗传学研究的经典策略,但当时被植物葛松的研究人员提出并应用于这项工作,还是非常钦佩。

考虑到这一点,研究人员计算了两个样本之间的地理和遗传距离(遗传相似性),发现目前分布在世界各地的银杏几乎都起源于中国东部,以浙江省的天目山人口为代表。"例如,欧洲银杏样本,其现有的遗传成分更接近天闻山银杏,与'疑似'起源的日本银杏有很大不同,这表明它不是来自日本。

全球银杏几乎都源自中国,随处可见却“濒危”,野生银杏几断层

解决难题|

到处都是"濒临灭绝"的野生银杏的几个断层

除了得出"全球几乎所有银杏都起源于中国"的重量级结论外,该研究还回答了其他几个学术界持续存在的问题和争议。

"银杏是一种濒临灭绝的植物,需要得到保护。李宁第一次抛出这个结论是相当出人意料的——这么常见的树种,我们哪里能说到"濒危"呢?

事实上,不仅普通大众没有预料到,而且这个结论让许多研究人员感到惊讶。从进化史来看,经过几次大地冲击却依然存活下来,已经证实了银杏具有很强的适应性。在城市中,它经常被用作行走的树,除了美丽之外,还因为它耐污染,寒冷和干旱。最让人佩服的是,银杏的病虫害很少,很少看到树叶从缝隙和洞洞中被咬出来。此外,银杏易于种植,只要环境明亮,有充足的阳光和水,95%的种子都能正常发芽。

各种特征表明,银杏和"濒危"不应该处于边缘。然而,李宁说,一个物种是否濒临灭绝取决于它在野外条件下的生长。在这项研究中,他们震惊地发现,近十年来,在野外没有发现自然更新的银杏幼虫,只看到了成年的银杏树,这表明银杏的后代几乎是断层状的。

全球银杏几乎都源自中国,随处可见却“濒危”,野生银杏几断层

饶强

"我们的分析表明,也许当物种灭绝时,吃银杏种子的动物,如食草恐龙,已经灭绝,种子传播得更少。再加上森林洼地非常高,银杏和"晚婚晚育",播种前会是二三十年,落下的种子都落在巨大的"妈妈"一边,大多数动物都不愿意帮助这种"臭鼬"种子传播到阳光明媚的地方,野外的发芽率很低。李宁认为,银杏野生种群及其核心种子资源仍需得到优先和精准保护。

就进化潜力而言,尽管银杏在外观上几乎相同,但当545个样本被重新测序时,它们显示出显着的遗传差异。这表明银杏保持着高水平的遗传变异,具有更大的进化潜力,并且不在灭绝漩涡或进化的末端。

虽然研究取得了令人瞩目的成就,但李宁承认,银杏这个"神秘富矿"的发掘,远未结束。

"在应用方面,例如,景观利用我们要种植雄性植物,避免掉落一块地上的银杏种子,气味不好。在药物养分的提取中,希望雌性植物的种植能够收获银杏果实。另外,银杏病虫害少,耐旱低温,其背后的机制是什么?银杏长寿的秘诀是什么?"

摄影:魏伟

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