维管植物基部类群的分支演化和环境制约

陆生维管植物的基部类群出现于泥盆纪，并开始首次辐射演化，但是它们之间以及与现生植物类群的亲缘关系还很不清楚。维管植物早期演化的模式和系统树主要依据劳俄大陆的资料建立。然而，在泥盆纪与劳俄大陆同处于古赤道附近的华南板块却显示出维管植物的高度进化性状和较快演化速率，出现了大量独特的地方性分子和维管植物主要谱系的祖先类型。本项目拟对华南泥盆纪植物(石松类、真蕨类、有节类、前裸子和种子植物)进行深入的比较形态学和解剖学研究，在此基础上，结合其它陆块化石植物的特征和现生植物的分类系统，使用分支系统学的方法分析维管植物基部类群的谱系关系,完善维管植物的生命之树。同时，本项目还将使用植物碳同位素分馏、气孔参数等研究手段，揭示华南泥盆纪植物分支演化与环境制约的内在联系。

本项目深入了研究华南泥盆纪植物(石松类、真蕨类、有节类、前裸子类和分类位置待定植物、种子性状)的比较形态学、解剖学和古地理特征；主要类群的谱系关系；早期植物与环境的协同演化。另外，对华南和西准噶尔泥盆纪的生物地层和海平面变化进行了综合研究。项目取得的主要成果包括：深入认识约30种植物，建立10个新属种；提出并详细论证维管植物在早泥盆世布拉格期爆发式的辐射演化。发现最早的根；第一次揭示出泥盆纪石松类的大孢子叶球；第一次详细描述了华南的古羊齿解剖结构；总结楔叶目的鉴别特征；提出华南早泥盆世洛霍考夫期植物群不同于劳俄和冈瓦纳大陆，形成明显的古地理分区。首次运用贝叶斯法认识早期石松类的谱系关系，识别出原始鳞木目和异孢石松类两个单系类群，水韭目在后者构成单系；真叶植物的分支系统学分析表明，原始真蕨类的瘤指蕨目是稳定的单系类群，伊瑞蕨目的单系性未得到支持，它与楔叶目的姐妹群关系仅有较低的支持，存在一个以伊瑞蕨类为基干的类群；至少在5个真叶植物谱系中出现了原始的大型叶子----“枝叶复合体”。华南多种植物的孢子囊为叶性附属物包被，可能是应对环境胁迫的趋同演化。生物量的数值表明，早期植物生活在高温、水分充足的环境，根系具有较强吸收水分的能力。华南陆生植物多样性受海平面变化的巨大影响，多样性曲线与海洋动物总体相反，植物经历3次灭绝事件，规模递减，某些分子成功度过了F-F集群灭绝事件。归纳出全球泥盆纪植物角质层的气孔器类型并进行数值和相关性分析，基于气孔参数(密度和指数)的统计，利用气孔比率法恢复了华南早、中泥盆世的大气CO2浓度约为960-1980 ppmv。总结、分析了中国泥盆纪的板块、生物地层分区，以及海平面变化与构造活动之间的关系。