2025年被子植物系统发育

截至 2025 年，被子植物系统发育研究在分子技术革新、古植物学发现及全球合作项目的推动下，呈现出多维度深化的态势。以下从分类系统更新、分子机制解析、化石证据突破及研究方法创新四个方面展开分析：

一、分类系统的稳定性与动态调整

APG IV 系统的延续与扩展
目前，被子植物分类仍以 2016 年发布的 APG IV 系统为基础框架，其 64 个目、416 个科的分类体系在教学和科研中广泛应用。尽管尚未发布 APG V 系统，但 2024 年全球合作项目通过 353 个核基因探针构建的被子植物系统发育树，进一步验证了 APG IV 的拓扑结构，支持 58 个目和 406 个科的单系性。例如，无油樟目（Amborellales）作为基部类群的地位得到强化，而超蔷薇类（superrosids）和超菊类（superasterids）的演化支划分在基因组层面得到支持。

科属级分类的精细化
分子数据驱动下，部分类群的分类界限被重新界定。例如，葫芦科植物的单性花与下位子房演化机制研究，揭示了 KNAT2-like1 基因在花托发育中的核心作用，这一发现可能影响对该科系统位置的理解。此外，2025 年云南被子植物区系研究显示，滇南地区植物区系以迁移扩散为主，而滇西北以就地演化为主，这为区域性分类系统的修订提供了依据。

二、分子系统学的技术革新

多组学与时空转录组的应用
2025 年，华大生命科学研究院的空间转录组技术（Stereo-seq）在黄瓜花芽发育研究中，首次构建了植物器官发生轨迹（TOFO），揭示了花托快速生长的分子调控网络。该技术突破使得解析复杂器官的演化机制成为可能，例如通过追踪细胞谱系分化，确认了黄瓜果实果肉源于花托而非心皮，这一发现挑战了传统果实发育理论。

核基因与质体基因组的整合
基于核基因的系统发育研究显示，菊分支和蔷薇分支存在显著的核质冲突，这可能与古杂交事件或全基因组复制有关。例如，APG IV 中某些科的位置（如檀香科）在核基因树中与质体树存在差异，需通过多基因联合分析解决。此外，福建农林大学明瑞光团队对甘蔗、木瓜等热带作物的基因组研究，为解析被子植物性别决定基因网络提供了新视角。

三、古植物学的突破性发现

化石证据的时间线重构
2025 年，中国科学院南京地质古生物研究所报道的禹州稚果（Yuzhoua juvenilis），将被子植物的可能起源时间推前至二叠纪（约 2.5 亿年前）。该化石兼具被包裹的胚珠和花柱结构，挑战了 “白垩纪之前无被子植物” 的传统观点。此外，2023 年发现的侏罗纪被子植物化石美丽青甘宁果序（Qingganninginfructus formosa），确认了被子植物在中侏罗世（约 1.6 亿年前）的广泛分布，填补了 “侏罗纪空缺”。

化石与分子钟的协同校准
全球合作项目结合 200 个化石校准点，推断被子植物经历了两次主要多样化事件：中生代起源后快速分化，以及新生代（约 4000 万年前）与气候变冷相关的辐射演化。禹州稚果的发现可能促使分子钟重新校准，将被子植物起源时间向更早的二叠纪调整，这对理解陆地生态系统的演化具有深远影响。

四、研究方法与国际合作的深化

全球数据共享与跨学科整合
2024 年启动的国际合作项目整合了 9506 个物种的核基因数据，覆盖被子植物 95% 的属级多样性，其免费开放的数据平台为系统发育研究提供了新资源。此外，清华大学罗三中团队开发的 H-SPOC 分子描述符，通过机器学习预测分子 pKa 值，为解析植物代谢产物的演化提供了工具。

分类学与命名法规的更新
2024 年国际植物学大会（IBC 2024）修订的《马德里法规》，进一步规范了被子植物命名规则，强调基于系统发育的分类原则。例如，对多系群科的拆分（如紫草科）和单系群的合并（如石蒜科），需通过分子证据支持。

五、未来研究方向

1. APG 系统的升级：随着基因组数据的积累，APG V 可能在未来几年发布，重点解决目级关系冲突（如核心被子植物五大分支的基部关系）。
2. 古基因组学的应用：对馆藏化石的基因组提取技术（如 1829 年标本测序）将推动被子植物早期演化研究。
3. 生态 - 进化关联分析：结合气候变化模型，解析被子植物多样化与环境因子的互作机制。

总结

2025 年的被子植物系统发育研究呈现出 “技术驱动、数据整合、学科交叉” 的特点。分子系统学与古植物学的结合正在重塑我们对被子植物起源和演化的认知，而全球合作项目和开放数据平台为该领域的持续突破奠定了基础。尽管 APG IV 仍是主流框架，但分类系统的动态调整与新技术的应用将推动该领域进入更精细化的研究阶段。