在禾本科植物的进化历史中,人们已经发现其叶绿体基因的置换速率呈显著加快的趋势,但是对这一现象发生的机制目前还缺乏更深入的研究。为了进一步探究禾本科这一加速进化趋势,利用可靠的化石记录估算其分歧时间和进化速率就提供了一种有效的方法,可以更深入的理解这一现象。最近的一项研究报道了发现于白垩纪晚期的恐龙粪便中的禾本科化石,从而将核心禾本科的分化时间划定在6500万年前,这一化石证据为理解禾本科叶绿体的进化速率提供了可靠的化石标定。此外,禾本科的这种进化模式所导致的速率异质性问题会影响估计物种分歧时间和进化速率的准确性,现在广泛使用的估算物种分歧时间的方法是宽松分子钟方法,所包含的两种不同的速率模型(独立速率模型和自相关速率模型)是否有效的考虑到这种快速进化模式也值得进一步的探讨。利用被子植物叶绿体基因组数据,结合可靠的化石记录,我们估算了禾本科的分歧时间和进化速率,发现禾本科祖先分枝的进化速率显著的加快,而其他的分枝(包括更早的祖先分枝和禾本科的子代分枝)则呈现较慢的进化速率;同时,我们在禾本科的祖先分枝上检测到一些叶绿体基因存在着适应性进化。禾本科祖先分枝的这些特性可能导致了禾本科在进化历史中的快速扩散和辐射,使之成为多数地区植被的主要组成部分。此外,通过直观比较估算的结果,以及改变其控制速率变化程度的参数,我们评估了宽松分子钟的两种速率模型在估算禾本科分歧时间和进化速率的适用性,发现使用独立速率模型可以得到更为准确的结果,这表明相比自相关速率模型,独立速率模型更好的兼顾到速率异质性的问题。