冀北中新世水生被子植物果实和种子化石研究

Fossil fruits and seeds of angiosperms bear stably and distinctively morphological and anatomical characters that can be well used in the systematic and phylogenetic study of angiosperms, in which aquatic angiosperms appear to play more important role in the study of the origin and evolution of the angiosperms in the world. The applicant would use the aquatic angiosperm fruit and seed fossils of Superiortrapa (Lythraceae), Potamogeton (Potamogetonaceae) and Spirematospermum (Zingiberaceae), which are in well anatomical preservation, and newly found from the Miocene Hannuoba Formation in northern Heibei Province, China, to search of the fossil “evolutionary links” such as those between the Early Cretaceous Beipiaoa (from the Early Cretaceous Jehol flora of western Liaoning) and the Miocene Superiortrapa and even living Trapa, and those between the Miocene Potamogeton and living Potamogeton, respectively. The project would benefit the evolutionary study of the early evolution of the aquatic angiosperms, particularly for the genera Trapa and Potamogeton, in the world.

果实和种子化石作为有花植物的繁殖器官，具有形态稳定性和鉴定可靠性，是研究古植物分类与系统演化的理想材料。水生被子植物作为被子植物重要组成部分，在研究全球被子植物起源与系统演化方面，具有突出重要的意义。申请者以近年来在冀北中新世汉诺坝组地层中新发现的水生被子植物上位菱属Superiortrapa、眼子菜属Potamogeton以及螺纹仔属Spirematospermum果实和种子化石为研究对象，探讨辽西早白垩世热河生物群中可能属于水生被子植物的北票果属Beipiaoa与冀北中新世上位菱属乃至现生菱属Trapa的演化关系，冀北中新世眼子菜属化石与现生类群的演化关系，以及螺纹仔属植物地理史，旨在深入研究或提供上述水生被子植物在地史时期演化历程中结合点（evolutionary link）的化石证据，从而为我国水生被子植物演化研究、特别是新生代果实和种子化石在被子植物演化历程中的作用研究做出贡献。

冀北中新世汉诺坝组玄武岩沉积夹层中植物化石种类众多、保存完好，尤其以围场广发永地区高山尖和五罗贡为代表。高山尖化石点水生或湿生被子植物果实种子化石异常丰富且保存有三维立体结构，是探讨水生或湿生被子植物系统分类与演化及水生植物区系组成的理想材料，然而其研究程度还远远不够系统深入和全面。本项目在执行过程中，对河北围场广发永地区高山尖化石点早中新世若干重要水生或湿生被子植物化石（如千屈菜科原始菱属、姜科螺纹籽属和莎草科藨草属）进行了系统分类、演化生物学与植物地理史研究。原始菱属（Primtrapa gen. nov.）的发现具有重要的演化生物学意义。它代表广义千屈菜科菱亚科内的原始类群，为广义千屈菜科基部类群向菱属演化提供了桥梁作用，同时也为支持海桑属和菱属分子学上的姐妹群关系提供了形态证据的支持，从而在一定程度上解决了菱属基于形态分类和分子分类处理其系统位置和亲缘关系的冲突。而同一植物群中的韦茨勒螺纹籽在演化生物学上则表现出了强烈的形态学停滞现象（morphological stasis）。螺纹籽属的植物地理史研究揭示其最早出现于北美东部及欧洲中部晚白垩世，之后在欧亚大陆古新世至上新世时期存在一个纬向方向上的迁移、扩张和收缩过程。原始菱属、螺纹籽属、藨草属及共同埋藏的眼子菜科眼子菜属、天南星科拟麒麟叶属（Epipremnites）等其它水生或湿生被子植物的发现指示高山尖化石点当时为一个温暖的湿地和湖泊，与现在温凉的山顶针阔混交林环境截然不同。本项目共发表1篇SCIE论文，投稿2篇SCI/SCIE论文。