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昆明植物所在唇形科青蘭屬分類學(xué)與生物地理學(xué)研究方面取得進(jìn)展 文章來源:中國科學(xué)院東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實驗室 | 發(fā)布時間:2022-04-08 | 作者:向春雷,陳亞萍 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 亞洲內(nèi)陸雖然氣候干燥、環(huán)境嚴(yán)酷,但伊朗-安納托利亞高原(Irano-Anatolian)及中亞山區(qū)(Mountains of Central Asia)卻是重要的全球生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)。已有的研究多集中于亞洲內(nèi)陸的旱化過程及濕度變化,而在干旱環(huán)境對植物多樣化的影響方面的研究卻鮮有報道。另外,中亞和西亞與青藏高原(The Qinghai-Tibetan Plateau, QTP)這一生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)在植物區(qū)系上聯(lián)系廣泛。一些植物類群起源于青藏高原并遷移至亞洲內(nèi)陸(即“走出青藏高原”(“Out-of-QTP”)假說),而另一些植物類群則可能起源于中亞和西亞,再擴(kuò)散至青藏高原并發(fā)生多樣化,但卻缺乏深入的研究和論證。 青蘭屬(Dracocephalum L.)隸屬于唇形科荊芥亞科,分布于北溫帶,共約70種。該屬植物在青藏高原高海拔地區(qū)、中亞及西亞的草原荒漠區(qū)兩種截然不同的生境與氣候類型下發(fā)生了強(qiáng)烈的物種分化,正是解釋上述地理分布格局的理想植物類群。中國科學(xué)院昆明植物研究所“植物分類與演化”專題攻關(guān)組通過與國內(nèi)外同行合作,共收集了來自東亞、中亞、歐洲、北美共15個國家的66個青蘭屬物種,利用葉綠體序列(rpl32-trnL, trnL-trnF, ycf1, ycf1-rps15)、核基因(ITS, ETS)和低拷貝核基因序列(AT3G09060, AT1G09680)全面開展了青蘭屬的分類學(xué)、系統(tǒng)學(xué)與生物地理學(xué)研究。 分子系統(tǒng)學(xué)研究結(jié)果表明神香草屬和扁柄草屬均應(yīng)并入青蘭屬。結(jié)合小堅果、花萼等形態(tài)特征,本研究重新界定了青蘭屬的范圍并提出了將其劃分為九個組的屬下新分類系統(tǒng)。生物地理學(xué)研究結(jié)果表明,青蘭屬起源于中亞、西亞及西伯利亞南部,在中新世發(fā)生了快速的輻射分化,并在上新世時先后兩次從中西亞擴(kuò)散至青藏高原及鄰近地區(qū)。中亞的干旱氣候加速了青蘭屬在該區(qū)域的快速分化,而青藏高原的隆升則導(dǎo)致了青蘭屬植物在該地及鄰近地區(qū)的快速多樣化。本研究為進(jìn)一步探討北溫帶植物多樣性,尤其是理解青藏高原與中亞內(nèi)陸植物區(qū)系的起源與聯(lián)系,提供了新的研究案例與視角。 研究成果以Phylogeny and biogeography of the northern temperate genus Dracocephalum s.l. (Lamiaceae)為題在進(jìn)化生物學(xué)主流期刊Cladistics在線發(fā)表。中國科學(xué)院昆明植物研究所陳亞萍博士為論文第一作者,向春雷研究員和內(nèi)布拉斯加大學(xué)科尼分校的Bryan Drew博士為論文共同通訊作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金項目青年基金(31800168)、云南省“優(yōu)秀青年”(2019FI009)以及中國科學(xué)院“西部之光”人才項目等共同資助。
圖1. 青蘭屬(Dracocephalum)的形態(tài)特征。(a) D. moldavica; (b) D. oblongifolium; (c) D. paulsenii; (d) D. peregrinum; (e) D. purdomii; (f) D. ruyschiana; (g) D. tanguticum; (h) D. officinalis; (i) D. royleanum; (j) D. argunense花萼, 示其萼齒間的小瘤狀結(jié)構(gòu); (k) D. bipinnatum花冠解剖, 示其花藥水平張開; (l) D. rigidulum的苞片,示其邊緣具長芒狀刺齒。
圖2. 基于低拷貝核基因PPR(AT3G09060, AT1G09680)序列構(gòu)建的青蘭屬系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系及生物地理學(xué)研究結(jié)果。 (責(zé)任編輯:李雪)
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