铁线蕨

真叶和种子是植物进化史上两个非常关键创新性状（key innovation）。它们的出现使得植物获得了飞跃性的生存能力。而真叶和种子进化的奥秘都与真蕨植物有关。

近日，中国农科院科学家完成了真蕨植物模式物种铁线蕨基因组图谱的绘制和分析，并找到了真叶和种子进化的重要线索。这让铁线蕨这种娇小的植物登上了《自然—植物》杂志的封面。

论文审稿人认为，同型孢子真蕨植物基因组是人们期待已久的。铁线蕨基因组组装和注释非常出色，替换以后第四个被测序的蕨类基因组，但却是第一个具有这种连续性水平。它可能成为重要的蕨类植物基因组参考。

身背两大关键创新性状的秘密

植物在4.7亿年漫长的演化中，共形成了5大类群：苔藓植物、石松植物、真蕨植物、裸子植物和被子植物。其中，裸子植物和被子植物合称种子植物，而真蕨植物又和种子植物合称真叶植物。

论文通讯作者、中国农科院（深圳）农业基因组研究所研究员闫建斌告诉《中国科学报》， “承前启后”的真蕨植物是全面揭示和解析真叶与种子起源与演化必不可少的一环。

“关键创新性状可以被看成是不同的植物类群的‘独门绝技’，帮助植物更好地适应环境。’”论文第一作者、中国农科院（深圳）农业基因组研究所博士后房昱含在接受《中国科学报》采访时说，著名的“独门绝技”包括：

出现在石松植物中的维管束，使得营养物质在植物体内的远距离运输成为可能，植物因此体积扩大、结构多样。

植物的另一项“武林绝学”是从石松植物的“小型叶”进化而来的“大型叶”，即“真叶”，拥有多条叶脉，支持更大更厚实的叶片产生，制造更多的营养，值得植物体结构更加复杂、生物量增加。

又一个里程碑式的革新性状是种子，在胚乳和种皮的包裹下，幼胚可以在极端环境中休眠，吸收自带的营养物质，也能感知外界环境变化而启动萌发机制。拥有种子的植物迅速占领了大片陆地生境，被子植物更是快速演化出了25万之多的物种，成为当代陆地生境的霸主。

“真蕨植物与种子植物在上亿年前，起源于同一祖先。”房昱含解释说，如今的真蕨植物与种子植物是最近的姊妹类群，真叶是二者共同拥有的革新性状。

此外，要理解种子这一革新性状的出现，则需要研究没有种子的植物类群。

真蕨植物在进化关系上恰好位于种子和真叶两大革新性状出现的交汇点。“真蕨植物既是推断真叶植物关键创新性状（真叶）的重要类群，也是全面理解种子植物关键创新性状（种子）的关键类群。”闫建斌说。

然而，真蕨植物约有11000多种，选择谁作为研究对象更有代表性？研究团队将目光投向了能代表99%的真蕨植物的模式物种——铁线蕨。