Cell Reports?|?南京師范大學鐘伯堅團隊在綠藻生命之樹研究中取得重要進展

綠藻門作為綠色植物的早期分化類群在綠色植物中扮演著重要角色，共球藻綱是綠藻門中的重要類群之一，具有多樣化的細胞形態和生活方式，是研究古老植物類群起源及演化的理想材料。然而，以往研究存在物種覆蓋度低、使用基因數量少等問題，使得共球藻綱的系統位置及其內部分類仍存在較大爭議， 這不僅 阻礙了對共球藻綱起源演化歷史和多樣化格局的 認識 ， 更制約了綠藻 “ 生命之樹 ” 的 精準 構建與深入解析。

近日，南京師范大學鐘伯堅教授團隊在Cell Reports發表了題為 “Phylotranscriptomicsprovides insights into the Mesoproterozoic-Neoproterozoic origin and diversification of green algaeTrebouxiophyceae” 的研究論文。

該研究 以綠藻門共球藻綱為研究對象， 采用跨學科整合的研究策略，通過整合大規模分子數據、古生物化石證據系統 解析 了 共球藻綱植物的起源與演化 歷程 。該 研究 主要 獲得 以下 三 個方面 成果 ：

1. 厘清共球藻綱在核心綠藻門中的系統位置，解決共球藻綱內部系統發育關系和長期存在爭議的小球藻目單系性問題

共球藻綱作為綠藻門的重要類群，其系統發育位置長期存在爭議。本研究擴大樣本采樣，新增9個轉錄組和1個基因組數據，重建共球藻綱系統發育關系。研究表明，共球藻綱是單系類群，并與石莼綱-綠藻綱 分支 形成姐妹群關系。共球藻綱內部主要分為兩大分支：核心共球藻綱分支和小球藻目分支。溪菜目、 小叢藻目 和渡邊球藻目為單系類群，共球藻目為非單系類群 （圖1） 。

圖1 共球藻綱系統發育關系重建

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

基于穩健的系統發育框架，使用多個化石校準策略， 本研究 探究 了 共球藻綱 及主要類群的起源演化時間 。 分歧時間結果表明，共球藻綱起源于中元古代晚期-新元古代早期（1094.04-910.77 Ma ，圖2 ），隨后各個譜系發生 分化 。小球藻目起源于中元古代晚期-新元古代（1027.72-861.72 Ma），溪菜目和渡邊球藻目起源于新元古代-古生代泥盆紀（726.17-368.78 Ma；650.28-422.04 Ma）。共球藻綱物種 在 早期分化和多樣化 期間伴隨著全球碳循環 的 重大變革和大氣含氧量的顯著提升， 暗示 該類群 可能在古環境變化 過程中扮演重要角色 。

圖2 共球藻綱起源演化時間軸

3. 淡水環境在 共球藻綱 的起源演化過程中起著重要的“樞紐”作用

共球藻綱生活環境復雜多樣，包含淡水、海水和陸生等常見的環境，是研究植物適應性演化的理想材料。相比之下，共球藻綱的繁殖方式、細胞類型和細胞形態相對簡單，包含營養繁殖向無性繁殖轉變、由單細胞演化出聚集和多細胞單核類型，并在演化過程中逐漸形成球形和非球形細胞趨于平衡的狀態。 研究 結果表明 ，共球藻綱的祖先可能是一種生活于淡水環境、進行營養繁殖的非球狀單細胞藻類 ， 并強調淡水環境在共球藻綱演化過程中的關鍵“樞紐”作用 （圖3） 。

圖3 共球藻綱生活習性的轉變

綜上所述，該研究通過高密度類群取樣和大規模核基因采樣，支持共球藻綱為單系類群，分為核心共球藻綱分支和小球藻目分支。共球藻綱起源于中元古代晚期-新元古代早期，淡水環境在共球藻綱的起源演化過程中起著重要的“樞紐”作用。該研究深化了對綠藻演化歷史的認識，并為研究古老綠色植物譜系的多樣化提供新見解。

南京師范大學生命科學學院博士 研究生 王婷 為第一作者， 鐘伯堅 教授為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金和江蘇省生物學優勢學科， 江蘇省研究生科研與實踐創新計劃 等項目的支持。

論文鏈接：

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