被子植物的崛起重塑了全球各大陸塊主要生態(tài)系統(tǒng)格局，被子植物的起源和早期快速演化問題是植物學皇冠上的璀璨明珠。1879年，達爾文在給時任英國皇家植物園（邱園）主任J. D. Hooker爵士的信中稱之為一個“惱人之謎”。此后的140年間，被子植物的起源與早期演化一直是植物學、古生物學和進化生物學研究中的熱點問題。近十年來，通過分化鐘估算的被子植物起源時間大多指向侏羅紀（Jurassic）甚至三疊紀（Triassic），但古生物學公認的被子植物冠群最早的化石僅發(fā)現(xiàn)于早白堊紀(Cretaceous)，這一問題仍然懸而未決。

中國科學院昆明植物研究所李德銖研究員帶領的研究團隊，多年來致力于植物系統(tǒng)發(fā)育基因組學的研究。研究團隊依托國家重大科技基礎設施“中國西南野生生物種質(zhì)資源庫”，通過跨越亞洲、北美洲、歐洲、非洲和大洋洲的國際合作和院內(nèi)、所內(nèi)協(xié)同攻關，開展了迄今為止科級水平最廣泛取樣的被子植物系統(tǒng)發(fā)育基因組學研究。該研究選擇被子植物全部64個目，涵蓋85％現(xiàn)存科的2351個代表種，以裸子植物163種作為外類群，利用2881個質(zhì)體基因組的80個基因重建了被子植物高分辨率的質(zhì)體基因組系統(tǒng)發(fā)育樹（Plastid Phylogenomic Angiosperm, PPA）。在此基礎上，選擇了62個化石校準點，估算了被子植物科級以上主要分支的分化時間。研究表明，被子植物起源于三疊紀晚期的瑞替期（Rhaetian，~209 Ma：267-187 Ma，95％HPD），明顯早于確切的被子植物冠群最早化石年齡，并據(jù)此首次提出了被子植物化石記錄與分子鐘推算時間之間的“侏羅紀空缺（Jurassic gap）”。此外，核心被子植物五大分支，即金粟蘭目（Chloranthales），木蘭類（magnoliids），單子葉植物（monocots），金魚藻目（Ceratophyllales）和真雙子葉植物（eudicots）之間的關系仍然沒有完全解析，暗示在被子植物早期分化階段可能發(fā)生了輻射分化，或許發(fā)生了一定規(guī)模的滅絕事件，由此產(chǎn)生了令人困惑的“達爾文之謎”。自三疊紀晚期到晚白堊紀，被子植物的興起、分化并逐漸取代裸子植物在陸表植物中占據(jù)主導地位，極大地影響了昆蟲、兩棲動物、哺乳動物、蕨類植物，以及許多其它生物類群的多樣化進程。

1993年，參與該研究的主要合作者Mark Chase院士、Douglas Soltis和Pamela Soltis院士夫婦等40位植物學家通過對499個代表物種質(zhì)體rbcL基因序列構建立了被子植物的第一棵分子系統(tǒng)發(fā)育樹，并直接催生了發(fā)表于1998年的被子植物系統(tǒng)發(fā)育研究組（APG）系統(tǒng)。目前，APG系統(tǒng)已取代被子植物的其它分類系統(tǒng)占據(jù)主流位置，并于2016年更新到第四版（APG IV）。實際上，APG系統(tǒng)樹是基于大量研究繪制的概要樹（summary tree），而本研究則建立了被子植物基于質(zhì)體基因組超級矩陣大數(shù)據(jù)和全面取樣的真實樹（explicit tree）。PPA確認了被子植物八大主干支（祖?zhèn)飨担┖?2個分支（或演化階）的系統(tǒng)框架，有望全面更新APG IV系統(tǒng)。與APG IV相比，在目級水平上，被子植物6個目的系統(tǒng)位置存在差異，6個關系不確定目的系統(tǒng)位置在該研究中得到了解決，3個支持率低而未確定的關系得到確認。與APG系統(tǒng)網(wǎng)絡版相比，在科級水平上，揭示了41個科不同的系統(tǒng)位置，解決了10個科尚待解決的系統(tǒng)位置問題。 

5月6日，該研究成果以“Origin of angiosperms and the puzzle of the Jurassic gap”為題在國際植物學頂級期刊Nature Plants在線發(fā)表。昆明植物研究所李洪濤、伊廷雙、高連明、馬朋飛和張挺博士，以及楊俊波正高級工程師和美國佛羅里達大學Matthew Gitzendanner博士為論文共同第一作者，李德銖研究員和Pamela Soltis 院士為共同通訊作者。該研究得到了中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（No. XDB31000000）、中國科學院重大科技基礎設施開放研究項目（No. 2017-LSF-GBOWS-02）、國家自然科學基金項目（No. 31570333）、中國科學院青年促進會（No. 2015321）、國家萬人計劃和云嶺高端外國專家項目的支持，前期工作通過昆明植物所iFlora創(chuàng)新項目（No. 2014-4-11）啟動。 

Nature Plants同時發(fā)表了專題評論。