宾夕法尼亚州立大学生物系马红教授应邀作学术报告

2026年6月23日上午，国际植物学顶尖学者、美国科学促进会会士、宾夕法尼亚州立大学生物系马红教授应基因功能研究与操控全国重点实验室陈雪梅教授和王伟研究员的邀请，带来了一场题为《基于核基因系统的菊科和兰科的两侧对称花及相关基因的进化研究》的学术报告。

马红教授是植物G蛋白亚基克隆的奠基人之一，也是花同源异型框基因的共同发现者。近十年来，他的研究全面转向宏大的被子植物演化与系统进化领域。

马红教授以被子植物进化生物学为切入点，阐明花形态多样性与传粉者的共进化促进了植物快速分化。在演化史上，由古老的“辐射对称”向“两侧对称”的转变至少独立发生过200次。这种高频的趋同演化，极大提高了花与绝大多数左右对称传粉动物间的相互作用效率。在被子植物最大的5个科中，有4个科（菊科、兰科、豆科、禾本科）的大部分成员均演化出两侧对称花，深刻彰显了该性状的巨大演化优势。

为揭示花部性状的分子机制与演化路径，马红教授团队对被子植物中具代表性的菊科与兰科展开了多维度系统分析。

针对拥有繁多物种的菊科，团队构建了涵盖600多个物种的核基因系统发育树。形态学分析表明，菊科祖先均为辐射对称，而两侧对称的舌状花在科内经历了至少7次完全独立的转变。分子调控方面，菊科早期及向日葵所属超级大分支节点的两次全基因组复制，使控制花发育的MADS-box和CYC基因家族产生多个保留拷贝，并在不同亚科中发生了表达分化与调控网络的平行演化。

针对兰科，团队聚焦于其最显著的两侧对称特征——由花瓣高度特化而来的唇瓣。通过分析兰科4个主要亚科代表物种的花器官转录组，研究表明控制花器官身份的核心基因AP3-2和AGL6-2在构建复杂发育网络中起到关键作用；同时，通过花器官与叶片表达谱的大规模比较，团队还筛选出了数千个在唇瓣中特异性偏高表达的基因。

讲座的最后，马红教授总结道，即便是像花发育这样研究了数十年、看似经典的领域，在面对自然界千变万化的多样性时，依然存在着数不清的未解之谜。同时，他也殷切希望，基础科学的研究在未来能回馈社会，如果能通过对兰科唇瓣形态调控机制的理解，未来协助花卉专家开发培育出形态更丰富、更具观赏价值的新型兰花，为大众提供更多、更好的美丽选择，那将是进化发育生物学研究的一大幸事。

马红教授系统而精彩的报告，清晰地展示了其团队在菊科和兰科演化领域的国际前沿工作，为北京大学生命科学学院植物学学科的国际交流与未来合作提供了宝贵的契机。