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紫金白溪“姐妹兰”登上国际权威学术期刊《自然·植物》 为我国生物多样性研究作出贡献

2022年4月22日是第53个世界地球日,今年的宣传主题是“珍爱地球人与自然和谐共生”。当日上午,紫金县政府在白溪省级自然保护区举办《自然·植物》发表白溪省级自然保护区重要研究成果新闻发布会,广东舌唇兰和紫金舌唇兰是目前兰科植物中已完成全基因组测序的最大的两个基因组,也是兰亚科第一次被测序的两种兰花,填补了兰科植物进化研究的一个空白,具有重要的科学意义,有力地揭示了真菌异养兰花形态建成的分子基础和营养获取的分子机制,有力推动了科学界对真菌异养起源与演化的认知。


紫金舌唇兰。

广东舌唇兰。

“姐妹兰”登上《自然·植物》杂志

北京时间4月21日23时,世界顶级学术期刊《自然》子刊《自然·植物》(NaturePlants),在线发表了白溪省级自然保护区管理处与福建农林大学等科研机构合作的研究成果:《GenomesofleafyandleaflessPlatantheraorchidsilluminatetheevolutionofmycoheterotrophy(有叶和无叶舌唇兰基因组揭示真菌异养植物的进化)》。教授级高级工程师、白溪省级自然保护区管理处副主任叶钦良为该文共同第一作者,工程师、保护区工作人员李玉峰、钟智明为主要完成人参与研究。

新闻发布会上,福建农林大学教授、中国植物学会兰花分会副理事长刘仲健在视频连线中认为,这是国内与国际植物专家合作对兰科植物研究的成功典型,对我国生物多样性研究具有重要意义。该研究是以2018年保护区发布的广东舌唇兰和紫金舌唇兰两个兰花新种为基础,由保护区科研团队开展数年科研监测,联合福建农林大学进行系列深入研究,在真菌异养(腐生植物)领域取得的重要学术成果。研究团队通过组装这两种舌唇兰的基因组并结合其他已测序的兰花基因组数据进行比较分析,详细解析了“初始型—部分型—完全型”的真菌异养进化过程,揭示了真菌异养兰花形态建成的分子基础和营养获取的分子机制,有力推动了科学界对真菌异养起源与演化的认知。广东舌唇兰和紫金舌唇兰是目前兰科植物中已完成全基因组测序的最大的两个基因组,也是兰亚科第一次被测序的两种兰花,填补了兰科植物进化研究的一个空白,具有重要的科学意义。为此,NaturePortfolio同步在线发表题为《Theevolutionarymechanismsofmycoheterotrophicorchids(中文译名:真菌异养兰花进化的分子机制)》的研究简报。

揭密“鬼兰”进化之谜

紫金白溪被誉为广东舌唇兰和紫金舌唇兰“姐妹兰”的“故乡”。叶钦良说,这项研究还原和构建了真菌异养兰花进化的场景和基本框架,更新了传统的兰花与真菌互作关系的认知,重建兰亚科祖先的基因工具包,推进了兰科植物的起源与演化研究。为什么所有的兰花种子尘状且没有胚乳,而且完全真菌异养的无根和无叶兰花,如广东舌唇兰,它的形态是怎么建成的?又是怎样获取所需的营养?这复杂性状背后的作用机制一直不清楚,被称为“鬼兰”之谜。我们的研究发现完全真菌异养兰花通过表达海藻糖水解酶基因和启动磷氮响应机制掠夺真菌养分,从而揭密了“鬼兰”进化之谜。

对这一研究成果,美国康奈尔大学(真菌异养领域专家)Fay-WeiLi博士认为“这是一项引人入胜且构思周密的研究。针对两个亲缘关系密切的舌唇兰属物种的比较——一个是完全的真菌异养,一个是部分的真菌异养,是非常巧妙的,确实为真菌异养的进化提供了许多重要的见解”。《Nature·Plants》期刊编辑也对该项研究给予高度的评价,并在同期配发了题为《Mycoheterotrophy:Turningtodarkside(真菌异养:适应黑暗环境的进化)》的新闻评论:“长久以来,生物学家一直对兰花物种的进化很感兴趣。Li等人的这项工作引起了我的注意,因为它为兰科兰亚科中部分型或完全型真菌异养的两种兰花提供了高质量的基因组,还揭示了兰花基因组如何随着真菌异养生活方式的进化而改变,以及哪些基因进化事件对它们与真菌的共生关系作出了贡献”。

生态保护重要成果

就全省而言,近年来,广东积极践行生态文明理念,持续优化绿色生态格局,有效保护了森林资源,为推动形成更为完整的生物多样性保护体系奠定坚实基础,建设人与自然和谐共生的绿美广东。目前,广东记录分布有陆生脊椎野生动物1018种,高等植物6654种,是全国生物多样性最丰富的省份之一。

记者了解到,紫金县委、县政府一直高度重视生态文明建设,大力支持白溪省级自然保护区管理处开展县域范围的生物多样性调查和保护工作,发现了广东舌唇兰和紫金舌唇兰两个植物新种,出版了《紫金植物》《兰生于野——紫金兰科植物荟萃》等县域生物多样性调查监测成果,发现全国最大的珍稀濒危植物大苞山茶野生种群和全省最大的国家重点植物紫纹兜兰野生种群并开展了科学保护工作,于2020年发现中华穿山甲并在全省掀起穿山甲调查与保护热潮。这些振奋人心的发现和成果离不开科研工作者们的辛勤劳动,是紫金生态环境优美的注脚,更是践行“绿水青山就是金山银山”、贯彻落实习近平生态文明重要思想和开展生态保护建设的生动体现。

绿美紫金享生态红利

据悉,白溪省级自然保护区历来重视生态科研监测,在做好自然资源保护和保障生态系统完整性的基础上,充分发挥保护区的自然优势,加强与广大科研院所合作,积极推进对保护区自然资源的调查、监测和研究工作,取得一系列科研监测成果,于2018年发现并发表广东舌唇兰和紫金舌唇兰两个植物新种,调查并出版《紫金植物》《兰生于野——紫金兰科植物荟萃》等生物多样性著作,发现了全国最大的珍稀濒危植物大苞山茶野生种群和省内最大的国家重点保护植物紫纹兜兰野生种群,开展了一系列珍稀濒危植物拯救工作;同时,在保护区建立了动物公里网格监测体系,加强对保护区内野生动物的常态化监测,以科学研究推动生物多样性保护,增进人类对自然的深刻认知,促进人与自然和谐共生,弘扬生态文明。

有专家指出,兰科植物对生长环境要求苛刻,野生种群往往分布于深山老林之中,当地对农林产业、林下经济的发展需求旺盛。在依法加强丰富的野生兰科植物资源的保护工作,应加大科技创新力度,通过人工繁育、濒危物种复种等方面的技术成果,有效激活沉睡在深山中的兰科植物资源,进一步满足大健康、文旅等产业对兰科植物的应用需求,同时通过创新平台对接大湾区等市场,可以为新兴产业赋能,创造更好经济价值,助力高质量发展,共同写好绿水青山就是金山银山的故事。

本报记者 张涛 特约记者 黄从高 甘建楼

 






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