困擾人們一個多世紀(jì)的科學(xué)謎團(tuán)終被解開，深圳市政府昨日召開新聞發(fā)布會稱，以國家蘭科中心劉仲健教授領(lǐng)銜的國際科研團(tuán)隊，以深圳擬蘭為突破口，成功解開了困擾人類一百多年的蘭花進(jìn)化之謎。研究成果登上了世界頂級科技期刊Nature（《自然》）。

　　成功解開百年之謎

　　蘭花有近3萬種，約占開花植物物種的10%.蘭花其花的起源、進(jìn)化和多樣性的形成，被稱為蘭花進(jìn)化之謎。一百多年來，全世界無數(shù)科學(xué)家不斷致力于解開這一謎團(tuán)，均未取得突破性進(jìn)展。

　　近日，國家蘭科中心劉仲健教授領(lǐng)銜的國際科研團(tuán)隊以深圳擬蘭為突破口，通過對深圳擬蘭進(jìn)行全基因組測序以及小蘭嶼蝴蝶蘭、鐵皮石斛進(jìn)行全基因組重測序，并結(jié)合其它蘭科和非蘭科植物的轉(zhuǎn)錄組及其基因功能分析，揭示了蘭花的起源及其花部器官發(fā)育和生長習(xí)性以及多樣性形成的分子機(jī)制和演化路徑，成功解開了困擾人類一百多年的蘭花進(jìn)化之謎。研究成果登上世界頂級科技期刊N ature（《自然》）。

　　蘭科有5個亞科。很早之前，劉仲健科研團(tuán)隊就已注意到擬蘭屬物種擁有幾個獨特的特征而有別于其它蘭花：花不扭轉(zhuǎn)，輻射對稱，無唇瓣，雄蕊和雌蕊分生，花粉粒散生、沒有聚集成塊狀；植株地生，具有發(fā)達(dá)的地下根。擬蘭具有與仙茅相似的原始性狀，被認(rèn)為最接近于達(dá)爾文推測的“假蘭”，是研究蘭花進(jìn)化的好材料，但取材非常困難。2011年，劉仲健科研團(tuán)隊在深圳市梧桐山上發(fā)現(xiàn)了一種擬蘭新物種，以“深圳”市名作為它的種加詞命名為“深圳擬蘭”。深圳擬蘭是一個自花授精物種，它的發(fā)現(xiàn)為蘭科植物進(jìn)化研究提供了很好的實驗材料。

　　研究團(tuán)隊在二代測序基礎(chǔ)上，結(jié)合三代測序和相關(guān)數(shù)據(jù)對深圳擬蘭、小蘭嶼蝴蝶蘭和鐵皮石斛進(jìn)行基因組組裝，使測序?qū)ο蟮幕蚪M組裝質(zhì)量更高。研究團(tuán)隊還對蘭科5個亞科的代表性物種進(jìn)行取樣，從而獲取大量轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)用于基因功能分析和驗證。

　　重建蘭花進(jìn)化路線圖

　　研究還發(fā)現(xiàn)，所有現(xiàn)存蘭花的祖先曾在6600萬年前的第三次生物大滅絕事件前發(fā)生了一次全基因組復(fù)制（即基因組加倍，WGD ）事件，由此開啟了現(xiàn)生蘭花的起源。全基因組復(fù)制事件后使蘭花的祖先多了一套基因，成功躲過了此次大滅絕。生物大滅絕后地球生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞，但蘭花隨即通過基因的擴(kuò)張和收縮致使基因組出現(xiàn)分化而形成了5個亞科，產(chǎn)生更多的多樣性而迅速適應(yīng)了新的生態(tài)系統(tǒng)。因此所有現(xiàn)存于地球上的蘭花都是恐龍滅絕時期幸存的蘭花后代。

　　該研究在世界上首次完整重建了蘭花進(jìn)化的基因工具包和演化路線圖，揭示了蘭花花部器官發(fā)育的分子機(jī)制，更正了人們對蘭花進(jìn)化的傳統(tǒng)認(rèn)知，填補了植物學(xué)研究的多個空白，為植物進(jìn)化生物學(xué)研究提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和重要借鑒，為蘭科植物形態(tài)特征的功能研究提供重要的理論依據(jù)和指導(dǎo)。同時，蘭花全基因組序列也將為蘭花遺傳工程育種研究提供重要資源和基礎(chǔ)，對于促進(jìn)蘭科植物保護(hù)，藥用資源開發(fā)、品種創(chuàng)新具有重大意義。