Cell Reports | 南京师范大学钟伯坚团队在绿藻生命之树研究中取得重要进展

绿藻门作为绿色植物的早期分化类群在绿色植物中扮演着重要角色，共球藻纲是绿藻门中的重要类群之一，具有多样化的细胞形态和生活方式，是研究古老植物类群起源及演化的理想材料。然而，以往研究存在物种覆盖度低、使用基因数量少等问题，使得共球藻纲的系统位置及其内部分类仍存在较大争议， 这不仅 阻碍了对共球藻纲起源演化历史和多样化格局的 认识 ， 更制约了绿藻 “ 生命之树 ” 的 精准 构建与深入解析。

近日，南京师范大学钟伯坚教授团队在Cell Reports发表了题为 “Phylotranscriptomicsprovides insights into the Mesoproterozoic-Neoproterozoic origin and diversification of green algaeTrebouxiophyceae” 的研究论文。

该研究 以绿藻门共球藻纲为研究对象， 采用跨学科整合的研究策略，通过整合大规模分子数据、古生物化石证据系统 解析 了 共球藻纲植物的起源与演化 历程 。该 研究 主要 获得 以下 三 个方面 成果 ：

1. 厘清共球藻纲在核心绿藻门中的系统位置，解决共球藻纲内部系统发育关系和长期存在争议的小球藻目单系性问题

共球藻纲作为绿藻门的重要类群，其系统发育位置长期存在争议。本研究扩大样本采样，新增9个转录组和1个基因组数据，重建共球藻纲系统发育关系。研究表明，共球藻纲是单系类群，并与石莼纲-绿藻纲 分支 形成姐妹群关系。共球藻纲内部主要分为两大分支：核心共球藻纲分支和小球藻目分支。溪菜目、 小丛藻目 和渡边球藻目为单系类群，共球藻目为非单系类群 （图1） 。

图1 共球藻纲系统发育关系重建

2. 共球藻纲起源于中元古代晚期-新元古代早期（1094.04-910.77 Ma）

基于稳健的系统发育框架，使用多个化石校准策略， 本研究 探究 了 共球藻纲 及主要类群的起源演化时间 。 分歧时间结果表明，共球藻纲起源于中元古代晚期-新元古代早期（1094.04-910.77 Ma ，图2 ），随后各个谱系发生 分化 。小球藻目起源于中元古代晚期-新元古代（1027.72-861.72 Ma），溪菜目和渡边球藻目起源于新元古代-古生代泥盆纪（726.17-368.78 Ma；650.28-422.04 Ma）。共球藻纲物种 在 早期分化和多样化 期间伴随着全球碳循环 的 重大变革和大气含氧量的显著提升， 暗示 该类群 可能在古环境变化 过程中扮演重要角色 。

图2 共球藻纲起源演化时间轴

3. 淡水环境在 共球藻纲 的起源演化过程中起着重要的“枢纽”作用

共球藻纲生活环境复杂多样，包含淡水、海水和陆生等常见的环境，是研究植物适应性演化的理想材料。相比之下，共球藻纲的繁殖方式、细胞类型和细胞形态相对简单，包含营养繁殖向无性繁殖转变、由单细胞演化出聚集和多细胞单核类型，并在演化过程中逐渐形成球形和非球形细胞趋于平衡的状态。 研究 结果表明 ，共球藻纲的祖先可能是一种生活于淡水环境、进行营养繁殖的非球状单细胞藻类 ， 并强调淡水环境在共球藻纲演化过程中的关键“枢纽”作用 （图3） 。

图3 共球藻纲生活习性的转变

综上所述，该研究通过高密度类群取样和大规模核基因采样，支持共球藻纲为单系类群，分为核心共球藻纲分支和小球藻目分支。共球藻纲起源于中元古代晚期-新元古代早期，淡水环境在共球藻纲的起源演化过程中起着重要的“枢纽”作用。该研究深化了对绿藻演化历史的认识，并为研究古老绿色植物谱系的多样化提供新见解。

南京师范大学生命科学学院博士 研究生 王婷 为第一作者， 钟伯坚 教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和江苏省生物学优势学科， 江苏省研究生科研与实践创新计划 等项目的支持。

论文链接：

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(25)00661-8