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　　地球上植物多樣性的分布格局復(fù)雜多樣，一些類群呈現(xiàn)出洲際間斷分布樣式，但這一地理格局的形成機制一直困擾著生物地理學(xué)研究者。物種擴散機制一直是生態(tài)學(xué)和生物地理學(xué)研究的核心科學(xué)問題之一。早在1856年，達爾文就提出種子“跨洋長距離擴散”假說試圖解釋這種分布格局。隨著大陸漂移和板塊構(gòu)造運動學(xué)說的發(fā)展，很多間斷分布被解釋為隔離分化的結(jié)果。20世紀(jì)60年代后，隨著分子鐘理論的提出，結(jié)合分子系統(tǒng)學(xué)和化石證據(jù)，洋流介導(dǎo)的長距離擴散被認為是很多生物類群現(xiàn)今分布格局的重要成因。然而，目前人們對種子跨洋長距離擴散的研究主要集中在海洋或海岸帶生物中，且研究手段較為傳統(tǒng)和單一。對于內(nèi)陸植物而言，大部分研究僅限于通過系統(tǒng)發(fā)育和生物地理學(xué)分析，推測長距離擴散是一些植物類群現(xiàn)今分布格局的原因，但缺乏對長距離擴散機制的定量和實驗分析。 

　　 昆明植物研究所李德銖研究員領(lǐng)導(dǎo)的分子植物地理學(xué)研究團隊致力于分子系統(tǒng)發(fā)育和生物地理學(xué)的研究，通過多年的積累，已經(jīng)有了良好的積淀。最近，該團隊依托亞洲最大的種質(zhì)資源庫——中國西南野生生物種質(zhì)資源庫，通過與英國愛丁堡大學(xué)等機構(gòu)的合作，選擇有較好工作積累的世界廣布植物類群——共生固氮支系薔薇目的蕁麻科為研究對象，運用多學(xué)科交叉的研究方法和技術(shù)路徑，整合了來自分子系統(tǒng)學(xué)、分子鐘、種子形態(tài)學(xué)、種子生理學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物地理學(xué)和海洋學(xué)等學(xué)科證據(jù)，對內(nèi)陸植物種子跨洋長距離擴散機制進行了深入的研究。分子生物地理學(xué)的研究結(jié)果表明，蕁麻科起源于晚白堊紀(jì)（距今大約6千9百萬年前）的歐亞大陸，長距離擴散（至少92次）而不是隔離分化導(dǎo)致了該科植物現(xiàn)今地理分布格局。在實驗室條件下，該科植物很多種子能夠在海水中漂浮220天以上，很多種子在經(jīng)海水浸泡10個月后仍然有活力。洋流模型模擬分析的結(jié)果顯示蕁麻科多數(shù)植物的種子能借助洋流越過海洋。通過進一步生態(tài)學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，受干擾的生境有助于長距離擴散的發(fā)生。對于雌雄異株的植物，有可能會通過性別轉(zhuǎn)換發(fā)生自交以實現(xiàn)物種的世代交替和繁衍，并在新的生境中建立居群。在蕁麻科植物的演化歷史中，一些類群的種子很可能先經(jīng)過內(nèi)陸水流系統(tǒng)搬運到達海洋，此后經(jīng)過洋流的長距離運輸（其中大洋中的一些島嶼如夏威夷可能起到了重要的踏腳石作用）到達大洋彼岸，借助于海嘯或其它極端氣候事件，種子成功登陸到沿海受干擾的生境中，萌發(fā)并實現(xiàn)世代交替，完成一次幾乎不可能的跨洋長距離擴散使命。該研究首次以內(nèi)陸植物為研究對象，運用多學(xué)科交叉的研究方法解決了長距離擴散研究中的一個棘手的科學(xué)問題，即長距離擴散的發(fā)生的機制問題。研究結(jié)果有力支持了達爾文的種子“跨洋長距離擴散”假說，并為其它世界廣布生物類群現(xiàn)今地理分布格局形成機制的研究提供了范例。 

　　目前，研究結(jié)果以“Testing Darwin’s transoceanic dispersal hypothesis for the inland nettle family (Urticaceae)”為題在線發(fā)表于國際生態(tài)學(xué)頂級期刊Ecology Letters上。吳增源博士為論文第一作者，李德銖研究員為論文通訊作者。

　　文章鏈接 

　　圖1 蕁麻科植物的歷史生物地理重建結(jié)果 

　　圖2 蕁麻科植物跨洋長距離擴散的可能機制 

　　圖3 對種子跨洋長距離擴散進行洋流模型模擬分析 

　　（責(zé)任編輯：李雪）