美国植物学会 鞭毛植物是一个多样化的群体，有超过30，000种生物，包括蕨类植物、石松植物、苔藓植物和裸子植物
信用:艾米丽·塞萨
2016年，一个由研究和教育专家组成的合作小组获得了美国国家科学基金会资助的项目“建立鞭毛植物的综合进化史”——也被称为“鞭毛植物谱系”(GoFlag)
这个团队的成员有一个雄心勃勃的目标，那就是重建地球上最多样化的陆地植物群体之一的4.7亿年的历史
该项目即将出版的几个出版物中的第一个发表在最近一期的《植物科学应用》上
在他们的第一篇文章中，研究人员报告了451个核目标浓缩探针的成功开发，这些探针对应于短的可变基因座
通过创建一套标准的公开可用的探针，GoFlag项目的成员旨在为世界各地的研究人员提供一种方法，以重建具有30，000多种生物物种的不同植物群体之间的关系，包括蕨类植物、石松植物、苔藓植物和裸子植物
尽管有远亲关系，但所有鞭毛植物都有依靠水受精的游动精子
它们是第一批生长在陆地上的植物，在超过3亿年的时间里，它们是地球上唯一的陆地植物，从矮小的苔藓和角苔到高耸的苏铁和树蕨
由于这个群体的庞大规模和他们漫长的进化历史——充满了缓慢和快速的多样化和灭绝——解决他们之间的关系对林奈以来的系统学家来说一直是一项具有挑战性的任务
“我们的主要希望是，这些新数据将有助于长鞭毛陆生植物，”佛罗里达大学副教授、该项目的首席研究员戈登·伯利说
“我们的探针组将有助于增加大量的研究不足的，在许多情况下以前未完成的鞭毛陆地植物分类群
" 一个由20多名贡献合著者组成的团队承担了组装样本的任务，一个核心团队开发了探针组，并通过构建一个具有代表性的鞭毛植物物种群的系统发生树，首次尝试评估其功效
伯利说:“这是一项真正跨学科的努力。”
“计算生物学家帮助设计了探测器和数据处理管道，实验室遗传学家设计了协议并生成了数据，许多技术高超的植物学家收集并验证了来自世界各地的样本
" 由此产生的451个核糖核酸探针编码核脱氧核糖核酸，增加了进一步的效用和价值
由于核基因在许多鞭毛植物中是双亲遗传的，研究人员可以使用探针组来识别网状进化的杂种和模式，而用更常用的质体基因座是不可能识别的
伯利说:“有了核基因座，我们可以获得系统发育的独立估计，这可以用来阐明植物进化的一些复杂性，而这些复杂性在植物系统发育研究中往往没有得到解释。”
探针也是单拷贝或低拷贝的，这意味着给定物种只有一个或几个拷贝的目标基因部分
这一点在蕨类植物中尤为重要，蕨类植物是植物界中基因组复制率最高的植物
单拷贝探针避免了从同一个体扩增多个基因拷贝的问题，这可能会妨碍下游分析并增加数据集的模糊性
探针本身不仅与可变位点相对应，还可用于恢复目标序列的侧翼区域，这些区域在物种间的差异更大
因此，探针组有可能解决跨越数亿年的深层系统发育分歧，但也可能有助于解开在快速和最近的多样化事件中进化的物种之间的关系
随着探针组设计的完成，GoFlag团队和植物系统学社区的成员正在使用它来构建鞭毛植物的系统发生树，该系统发生树将包括许多物种，并将进一步补充性状和化石数据的概要
一个教育团队正在围绕植物生物多样性主题开发基于网络的交互式教学模块，以鞭毛植物及其在全球生态系统和植物进化中的重要性为特色
当这项工作完成后，它将为研究人员提供一个前所未有的陆地植物进化史
但是通过让他们的探针组免费可用，GoFlag团队提供了更重要的东西——他们已经创建了一个连续的、协作的项目，一个来自不同学科的科学家可以添加和参与的可延展的数据集
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