摘要：种子植物 (Spermatophytes) 作为陆地生态系统的主体，其演化历史在时间维度上已较为清晰，然而在空间维度上仍是尚待解决的关键科学问题。尽管分子系统学、系统发育基因组学等的发展极大地完善了生命之树 (Tree of Life) 的构建，但传统植物区系

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种子植物 (Spermatophytes) 作为陆地生态系统的主体，其演化历史在时间维度上已较为清晰，然而在空间维度上仍是尚待解决的关键科学问题。尽管分子系统学、系统发育基因组学等的发展极大地完善了生命之树 (Tree of Life) 的构建，但传统植物区系地理学研究受限于方法局限与数据整合不足，难以系统地揭示种子植物全球分布格局的演化规律。这一瓶颈制约着我们对生物多样性起源、形成及生态系统响应全球变化的理解。

近日，JIPB在线发表了中国科学院昆明植物所孙航院士研究团队题为"Spatial distribution patterns and formation of global spermatophytes"的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.13923)，标志着种子植物空间进化研究取得重要进展。本研究创新性地整合了全球429科种子植物的分布数据和起源信息，首次应用无监督机器学习方法，构建了全球种子植物空间进化系统 (Spermatophyte Spatial Evolutionary System，图1 )。该框架将种子植物划分为18 个分布区类型和6 个分布区超型，归属于三大核心区系成分——全球广布 (cosmopolitan)、热带 (tropical) 和温带 (temperate)。这一分类体系不仅系统优化了传统分布型的划分方法，更为大尺度植物区系研究提供了标准化的分析工具。

图1. 全球种子植物空间进化系统及其模式图

值得注意的是，研究发现三大区系成分均主要起源于冈瓦纳古陆 (Gondwana)，但演化时序差异明显：温带成分起源最早，全球广布成分最晚。进一步分析表明，这些格局主要形成于第三纪 (Tertiary)，特别是始新世 (Eocene) 至中新世 (Miocene)，其演化受控于气候变化、长距离扩散和构造运动的协同作用，并展现出独特的迁移路线与形成模式 (图2 、3 )。这一发现不仅揭示了种子植物空间演化的"时空轨迹"，更提出了"相似分布格局由相近的形成过程和机制所驱动"的核心规律，为预测植物类群对全球变化的响应提供了理论依据。

图2. 种子植物科对应分布类型的形成及三个植物区系成分的起源

同行评审专家认为，本研究通过多维度数据整合、分析方法创新与理论认知深化，促进了传统植物区系地理学向数据驱动科学的范式转变。

图3. 全球种子植物空间进化系统的形成因素、迁移路线及形成模式

昆明植物所黄先寒博士后、邓涛研究员为论文共同第一作者，邓涛研究员、王恒昌研究员 (武汉植物园) 和孙航院士为共同通讯作者。Jacob B. Landis教授 (美国康奈尔大学)，魏艳涛教授 (华中师范大学)，陈俊通副研究员，林楠博士后，助理工程师刘群、蒯新元，博士生张信坚、付全升、罗芃睿，彭敬宜硕士参与了该项研究工作。研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究、国家自然科学基金和云南省重点研发计划等项目支持。

文章引用：

Huang, X. -H., Deng, T., Chen, J. -T., Fu, Q. -S., Zhang, X. -J., Lin, N., Luo, P. -R., Liu, Q., Kuai, X. -Y., Peng, J. -Y., et al. (2025). Spatial distribution patterns and formation of global spermatophytes. J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13923

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来源：瞌睡小熊爱科学