本项目主要研究中国特有的真蕨类植物和其近缘类群的演化历史及其分子机制,包括运用多基因DNA序列资料探讨中国特有真蕨类植物的系统位置;分析蕨类植物的古生物地层学资料,寻找可靠的化石参照点,基于分子钟的假设探索中国特有真蕨类植物的起源时间;根据发育调控基因(MADS盒基因)的种类、数目和分布状况探讨蕨类植物各大类群的演化关系,探讨它们共同体制构造的分子发育遗传学基础。本项目将综合化石的地史分布资料、形态分类、分子系统学数据、以及分子钟、分子发育遗传学的证据来探讨蕨类植物,特别是中国特有的真蕨类植物的演化历史;本项目将现代分子生物学方法与古生物、地层学资料相结合,突破了传统古生物学研究的框架,有望为真蕨类植物的起源演化研究提供全新的证据。
蕨类植物是最早出现维管组织的、脱离水体束缚而适应陆地生活环境的类群,是植物起源与演化进程中的一个十分关键的类群。本研究运用分子系统学以及形态学、古生物学多方面证据对中国特有的真蕨类植物和其近缘类群的起源演化作了综合性的探讨。本研究测定了200余种真蕨类植物叶绿体的rbcL、rps4基因以及trnL-F、rps5-trnS间隔区序列的数据,运用不同的数学模型和建树方法,结合GenBank中的其他真蕨类植物的相应序列数据,重建了中国特有的真蕨类植物及其近缘类群的分子系统树,探讨了其主要分类群间的系统演化关系,确定了中国或亚洲特有属-滇南桫椤、毛枝蕨属、柳叶蕨属、黔蕨属、石盖蕨属和肉刺蕨属的系统位置;基于确切的化石记录资料和相应的适宜谱系关系,运用分子定时(Molecular dating)的原理和方法,计算了耳蕨类、观音座莲类和里白类rbcL和rps4基因的演化速率,并据此推测了其主要分支分类群的起源和分歧时间。检测和分析了部分蕨类植物的发育调控基因(MADS盒基因),对其在真蕨类植物系统演化中的应用进行评估。