论文回顾|中国科学院武汉植物园揭示东非特有苦苣苔科植物Streptocarpus ionanthus复合体的演化动态

学术   科学   2024-11-07 09:22   北京  

Streptocarpus ionanthus隶属苦苣苔科海角苣苔属,具有重要的观赏价值,为坦桑尼亚和肯尼亚特有植物,分布于坦噶(Tanga)、莫洛哥罗(Morogoro)、基利菲(Kilifi)等地区。该植物形态变化复杂,有学者将其分为9个亚种,但这一分类处理方式尚未得到充分的证据支持和广泛的认可,并且这些亚种之间的系统关系也不明晰,尚未解决的分类界定和系统关系严重影响了对该植物的保育工作,但同时,其复杂的形态变化也为物种演化动态研究提供了理想的材料。

Streptocarpus ionanthus复合体中已界定的9个亚种,其中1个分布于肯尼亚沿海,而另外8个分布于坦桑尼亚。坦桑尼亚的乌萨姆巴拉山为该复合体的分布热点区域,坦桑尼亚分布的8个亚种在此处均有分布。

Journal of Systematics and Evolution(JSE)2022年1期发表了中国科学院武汉植物园胡光万研究团队题为 “Multiple Pleistocene refugia and recent diversification for Streptocarpus ionanthus (Gesneriaceae) complex: Insights from multiple molecular sources” 的研究成果(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jse.12658)。研究人员利用核微卫星和叶绿体微卫星序列对Str. ionanthus开展了群体遗传学和谱系地理学研究。研究人员估算了叶绿体DNA单倍型的分化时间,并对Str. ionanthus历史上的、现在的和未来的分布模式进行了建模。该研究共收集了7个亚种的21个居群,采样覆盖了Str. ionanthus的整个分布区范围,与之关联物种Str. nitidusStr. brevipilosus在本研究中采集了两个居群为代表。

Str. ionanthus分布有三个主要的区域,即:坦噶(Tanga)、莫洛哥罗(Morogoro)和基利菲(Kilifi)。分布于莫洛哥罗(Morogoro)和基利菲(Kilifi)的种群间的隔离明显,与分布在乌萨姆巴拉山的种群不同,乌萨姆巴拉山的种群遗传结构较弱,表明该地区是Str. ionanthus多样性的中心。该研究揭示了在乌萨姆巴拉山的Streptocarpus ionanthus种群同时期进化的相互作用模式,并得到了当前叶绿体单倍型多样性、高突变率以及遗传聚类混合结果的佐证。该植物的遗传多样性结构可以归因于更新世反复的气候变化。在冰期和间冰期旋回期间,形成了高海拔和低海拔的多个避难所。而且,由于在间冰期扩张期间的种群接触,该类群可能正在经历着杂交。该项研究运用多学科手段,基于多源证据,为日后Str. ionanthus的种下演化关系研究打下基础

图1. Str. Ionanthus的叶绿体DNA单倍型的采样点和分布。(不同颜色的形状代表不同的单倍型)

图2.  A:Str. ionanthus的cpDNA单倍型系统发育,仅显示bootstrap值仅大于50的值。B:不同类群中19个单倍型的网络图

图3. Str. ionanthus的生态位模型(ENM)。A:末次间冰期气候条件(末次间冰期~120000年前),B:末次冰盛期(末次冰盛期~21000年前)。C:现状(1960–1990年)。D:2070年的预测

这项研究得到了中国科学院武汉植物园国家骨干人才计划 (Y655301M01),中国科学院中非联合研究中心(SAJC201614)的资助。该研究团队的肯尼亚籍学生Cornelius M. Kyalo为论文第一作者,胡光万研究员为通讯作者。中国科学院武汉植物园胡光万研究团队长期从事东非植物的分类和系统演化研究,在东非地区开展了大量的植物多样性野外科学考察,发现并正式发表了10余个非洲植物新物种,对东非一些重要的植物类群开展了系统演化和适应性进化研究,为揭示东非植物多样性格局形成历史和演化规律提供证据

图文编辑:刘彤



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Journal of Systematics and Evolution (JSE)是以分类、系统发育和进化为核心内容,以描述和理解生物多样性为服务目标的多学科综合性国际学术期刊,主要发表系统与进化生物学领域的研究成果。JSE是中国科学院期刊分区表生物学大类1区期刊,中国科技期刊国际影响力提升计划项目(2013–2018)和中国科技期刊卓越行动计划项目(2019–2023)支持期刊。最新JCR影响因子3.4,排名60/265,位于Q1区。获第三届、第四届中国科协优秀科技论文奖。2023年连续第十二年荣获“中国最具国际影响力学术期刊”奖。

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