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科研进展

研究揭示横断山高山竹类的快速辐射演化和物种多样性的形成机制

文章来源:中国西南野生生物种质资源库  |  发布时间:2019-10-08  |  作者:叶夏英  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  高山竹类是竹亚科青篱竹族(温带木本竹类)一个独特的分支,包括箭竹属(Fargesia)、玉山竹属(Yushania)、筱竹属(Thamnocalamus)、香竹属(Chimonocalamus)、冷箭竹属(Sarocalamus,即“alpine Bashania”),以及BergbambosKurunaOldeania8属约210种,主要分布于中国西南地区的横断山区,少数物种分布至东亚其它山地、南亚南部和非洲山地,是亚高山针叶林和针阔混交林灌木层的优势物种,为群落构建和水土保持提供了重要支撑,也是大熊猫、小熊猫等野生动物的主要食物来源。高山竹类可扩散至4300米的高山草甸,也可分布于海拔约700米的低山地区,其地理分布特征为揭示横断山物种多样性的形成机制提供了一个很好的模型。前期研究表明,高山竹类可能经历了快速辐射分化,基于叶绿体基因组或少量的核基因片段均未能解决属种间的系统发育关系。近年来,简化基因组方法(RAD)迅速发展,为解决这一快速辐射分化类群的演化关系提供了契机。 

  中国科学院昆明植物研究所李德铢研究员带领的植物多样性与基因组学研究团队长期致力于竹类植物的分类、系统发育和演化研究。近期,该团队利用双酶切简化基因组测序(ddRAD-seq)的方法,选取167种(约占已知物种总数的79%)共178个个体为研究材料重建了高山竹类的系统发育关系。此基础上,结合分子钟的推断,重建了该类群的演化历史及其与横断山隆升的关系,并讨论了影响横断山物种多样性形成可能的因素。研究结果表明,高山竹类是一个很好的单系;玉山竹属为单系,得到了传统形态学的支持;而箭竹属为多系,其多数分支未得到形态共衍征的支持,其余各属均为单系。多样化速率分析和祖先分布区重建结果显示,高山竹类起源于晚中新世,其祖先类群分布于横断山区域之外,随后于上新世扩散至横断山区,并经历了一次快速辐射演化,这一时间与横断山的山体隆升时间相吻合。基于地理分布的多样化速率分析结果表明,高山竹类的物种生成速率随着海拔的升高而升高,且分布于高海拔的类群具有更高的多样化形成速率(每百万年0.75种)。由于高山竹类扩散能力有限,大多竹类为局域分布,横断山岛屿式的生境可能是促使高山竹类物种多样化形成的关键因素。作为揭示横断山物种多样性形成机制的一个成功案例,该研究丰富了对横断山物种多样性形成的认识,为其它植物类群的物种多样性研究提供了重要的参考价值。 

  该研究结果以“Rapid diversification of alpine bamboos associated with the uplift of the Hengduan mountains”为题在线发表于国际生物地理学主流期刊Journal of Biogeography。叶夏英博士为文章第一作者,李德铢研究员为通讯作者。上述研究工作得到国家自然科学基金项目(No.3143001131800315)、中国科学院战略性先导科技专项(B类)(No.XDB31000000)和中国科学院青年促进会(No.2015321)的支持。 

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1高山竹类系统发育树和演化速率图,饼图表示祖先分布区重建的结果。

(责任编辑:李雪)

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