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科研進(jìn)展
昆明植物所在中國亞熱帶常綠闊葉林植物第四紀(jì)居群動(dòng)態(tài)歷史研究方面取得新進(jìn)展 文章來源:中國西南野生生物種質(zhì)資源庫 | 發(fā)布時(shí)間:2019-04-25 | 作者:葉俊偉 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 亞熱帶常綠闊葉林在中國植被中具有重要地位。基于化石孢粉的古植被重建認(rèn)為,該植被類型在末次冰盛期向南退縮至24°N以南(圖1a),退縮-擴(kuò)張(Expansion-Contraction)模型得到了少數(shù)常綠闊葉林組成植物譜系地理研究的證實(shí)。同時(shí),也有一些譜系地理學(xué)研究提出更為廣泛存在的原地避難(in situ survival)模式,即常綠闊葉林植物在末次冰盛期時(shí)在24°N以北的地方存活,而不向南退縮。不過,以往研究對象很多不是常綠闊葉林的優(yōu)勢種,且大部分研究僅使用了葉綠體基因來解析進(jìn)化歷史。 中國科學(xué)院昆明植物研究所李德銖研究員領(lǐng)導(dǎo)的植物多樣性與基因組學(xué)團(tuán)隊(duì)與法國國家農(nóng)業(yè)研究所Arndt Hampe研究員合作,選擇向南可分布至熱帶地區(qū)的亞熱帶常綠闊葉林優(yōu)勢種樟科烏藥(Lindera aggregata)作為研究對象,共采集19個(gè)自然居群,基于4個(gè)葉綠體片段和15個(gè)核低拷貝基因(通過轉(zhuǎn)錄組設(shè)計(jì))的分子數(shù)據(jù),通過遺傳格局、分化時(shí)間、系統(tǒng)發(fā)育、歷史基因流等分析,結(jié)合現(xiàn)代與末次冰盛期時(shí)的潛在分布區(qū)模擬,闡明了烏藥自末次冰盛期以來獨(dú)特的進(jìn)化歷史,為更深入研究亞熱帶常綠闊葉林在第四紀(jì)的動(dòng)態(tài)分化提供了新證據(jù)。
圖1 烏藥18個(gè)種群STRUCTURE(a, c)與主成分分析(b)結(jié)果,虛線表示古植被重建下末次冰盛期時(shí)常綠闊葉林的北部邊緣(Harrison et al., 2001) 核基因的遺傳分組(圖1)和物種樹(圖2)分析顯示烏藥居群存在明顯的譜系地理格局,可以分成南方和北方兩大支系,其中北方支系又分化為東北和西北兩個(gè)亞支系。物種樹(圖2)顯示北方兩個(gè)亞支系鑲嵌在南方居支系中,表明北方的兩個(gè)亞支系是由南方支系的兩次向北分布區(qū)擴(kuò)張形成,分化時(shí)間分析顯示兩次擴(kuò)張均發(fā)生在末次冰盛期時(shí),即2.654 萬年 (節(jié)點(diǎn)B) 和2.178萬年前 (節(jié)點(diǎn)C)(圖2),烏藥末次冰盛期時(shí)最可能的分布區(qū)位于南嶺附近,進(jìn)一步證實(shí)了北方居群是由末次冰盛期后向北分布區(qū)擴(kuò)張形成。葉綠體基因發(fā)現(xiàn)類似的格局,1個(gè)單倍型(H3)廣布于北方居群中,而南方大居群固定了1個(gè)獨(dú)特的單倍型。因此,烏藥南北方居群符合不同的避難模式,南方居群在不同的微型避難所中長期原地避難(in situ survival);而北方居群符合收縮-擴(kuò)張(Expansion-Contraction) 模式,且擴(kuò)張時(shí)間與末次冰盛期高度吻合。此外,本研究還發(fā)現(xiàn)了冰期后顯著的由擴(kuò)張居群至避難所居群的基因流(CHT種群,圖1)。
圖2 烏藥18個(gè)居群與外類群鼎湖釣樟(Lindera chunii)的物種樹 近期,研究結(jié)果以“Differential Quaternary dynamics of evergreen broadleaved forests in subtropical China revealed by phylogeography of Lindera aggregata (Lauraceae) ”為題在線發(fā)表于國際生物地理學(xué)期刊Journal of Biogeography。該項(xiàng)目得到國家自然科學(xué)基金(31600301)和中科院B類先導(dǎo)專項(xiàng)“大尺度區(qū)域生物多樣性格局與生命策略”(XDB31000000)支持。 (責(zé)任編輯:李雪)
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