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科研進(jìn)展
研究揭示橫斷山高山竹類的快速輻射演化和物種多樣性的形成機制 文章來源:中國西南野生生物種質(zhì)資源庫 | 發(fā)布時間:2019-10-08 | 作者:葉夏英 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 高山竹類是竹亞科青籬竹族(溫帶木本竹類)一個獨特的分支,包括箭竹屬(Fargesia)、玉山竹屬(Yushania)、筱竹屬(Thamnocalamus)、香竹屬(Chimonocalamus)、冷箭竹屬(Sarocalamus,即“alpine Bashania”),以及Bergbambos,Kuruna和Oldeania等8屬約210種,主要分布于中國西南地區(qū)的橫斷山區(qū),少數(shù)物種分布至東亞其它山地、南亞南部和非洲山地,是亞高山針葉林和針闊混交林灌木層的優(yōu)勢物種,為群落構(gòu)建和水土保持提供了重要支撐,也是大熊貓、小熊貓等野生動物的主要食物來源。高山竹類可擴散至4300米的高山草甸,也可分布于海拔約700米的低山地區(qū),其地理分布特征為揭示橫斷山物種多樣性的形成機制提供了一個很好的模型。前期研究表明,高山竹類可能經(jīng)歷了快速輻射分化,基于葉綠體基因組或少量的核基因片段均未能解決屬種間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。近年來,簡化基因組方法(RAD)迅速發(fā)展,為解決這一快速輻射分化類群的演化關(guān)系提供了契機。 中國科學(xué)院昆明植物研究所李德銖研究員帶領(lǐng)的植物多樣性與基因組學(xué)研究團(tuán)隊長期致力于竹類植物的分類、系統(tǒng)發(fā)育和演化研究。近期,該團(tuán)隊利用雙酶切簡化基因組測序(ddRAD-seq)的方法,選取167種(約占已知物種總數(shù)的79%)共178個個體為研究材料重建了高山竹類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。此基礎(chǔ)上,結(jié)合分子鐘的推斷,重建了該類群的演化歷史及其與橫斷山隆升的關(guān)系,并討論了影響橫斷山物種多樣性形成可能的因素。研究結(jié)果表明,高山竹類是一個很好的單系;玉山竹屬為單系,得到了傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)的支持;而箭竹屬為多系,其多數(shù)分支未得到形態(tài)共衍征的支持,其余各屬均為單系。多樣化速率分析和祖先分布區(qū)重建結(jié)果顯示,高山竹類起源于晚中新世,其祖先類群分布于橫斷山區(qū)域之外,隨后于上新世擴散至橫斷山區(qū),并經(jīng)歷了一次快速輻射演化,這一時間與橫斷山的山體隆升時間相吻合?;诘乩矸植嫉亩鄻踊俾史治鼋Y(jié)果表明,高山竹類的物種生成速率隨著海拔的升高而升高,且分布于高海拔的類群具有更高的多樣化形成速率(每百萬年0.75種)。由于高山竹類擴散能力有限,大多竹類為局域分布,橫斷山島嶼式的生境可能是促使高山竹類物種多樣化形成的關(guān)鍵因素。作為揭示橫斷山物種多樣性形成機制的一個成功案例,該研究豐富了對橫斷山物種多樣性形成的認(rèn)識,為其它植物類群的物種多樣性研究提供了重要的參考價值。 該研究結(jié)果以“Rapid diversification of alpine bamboos associated with the uplift of the Hengduan mountains”為題在線發(fā)表于國際生物地理學(xué)主流期刊Journal of Biogeography。葉夏英博士為文章第一作者,李德銖研究員為通訊作者。上述研究工作得到國家自然科學(xué)基金項目(No.31430011和31800315)、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(B類)(No.XDB31000000)和中國科學(xué)院青年促進(jìn)會(No.2015321)的支持。
圖1高山竹類系統(tǒng)發(fā)育樹和演化速率圖,餅圖表示祖先分布區(qū)重建的結(jié)果。 (責(zé)任編輯:李雪)
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