合理的物种划分是准确认知和有效保护全球生物多样性的前提,整合分类学方法是物种划分的有效方法。天竺桂(Cinnamomum japonicum)、普陀樟(C. chenii)和浙江樟(C. chekiangense)是东亚地区异域分布的三种樟属植物,其中天竺桂属于我国重点保护野生植物(二级)。根据《中国植物志》及Flora of China(《中国植物志》英文修订版),普陀樟和浙江樟都被作为天竺桂的异名处理;而在最新修订的《浙江植物志(新编)》中,普陀樟被当做天竺桂的变种处理,而浙江樟被视为另一物种。三者之间的物种界限不明长期以来严重阻碍了其保护单元的确定和保护策略的制定。
Journal of Systematics and Evolution(JSE)2024年1期发表了浙江大学生命科学学院赵云鹏教授研究团队题为“Species boundaries and conservation implications of Cinnamomum japonicum, an endangered plant in China”的研究论文(https://www.jse.ac.cn/EN/10.1111/jse.12950)。该研究聚焦天竺桂、普陀樟和浙江樟物种界限不清的问题,通过运用分子系统学、群体遗传学和形态学的方法对三个形态相似种进行有效的物种界限界定。
研究人员在天竺桂、普陀樟和浙江樟的分布区进行了代表性取样,运用转录组测序的方法筛选了多套低拷贝直系同源核基因,重建其系统发育关系(图1)。多套数据均支持普陀樟个体(图1紫色)嵌套于天竺桂分支中(图1蓝色),并构成了高支持率的单系分支。同时,浙江樟也为一单系类群(图1红色),并且不与天竺桂互为姐妹种。因此,在系统发育物种的概念下,支持天竺桂与普陀樟为同一物种,浙江樟为另一物种。
图1 基于173个低拷贝直系同源核基因的樟属最大似然系统发育树
随后,作者通过扫描电镜比较了天竺桂和浙江樟之间的形态差异。结果表明,天竺桂叶片明显发亮,侧芽、叶背面、花梗均无毛,叶背面具蜂窝状网脉;相反,浙江樟叶片较钝、无光泽,侧芽、叶背面、花梗均具绒毛。因此,根据各部毛被的差异,天竺桂也可与浙江樟较好地区分开来。
另外,基于17,728个选择中性的单核苷酸多态性位点(SNPs)数据,对天竺桂全部群体的遗传分组分析表明,分布于我国东部沿海的天竺桂群体(即原来的“普陀樟”)具有独立于日本和韩国群体的祖先遗传成分,说明普陀樟具有遗传独特性,支持《浙江植物志(新编)》的变种处理,并建议作为独立保护单元(图2)。
图2 基于17,728个选择中性的单核苷酸多态性位点(SNPs)的天竺桂祖先基因池分配
作者进一步基于19个气候因子数据和4种全球气候变化情景(SSP)的模型预测,即便是在全球气候变暖最缓和的场景下(SSP126),天竺桂中国群体(普陀樟)的原分布区很可能不再适宜其分布(图3)。另一方面,模型也显示我国华东等地区可能成为其潜在适宜分布区,暗示着迁地保护可作为普陀樟的重要保护措施之一。
图3 全球气候变化场景SSP126下的天竺桂适宜分布区预测
浙江大学生命科学学院博士后林汉扬(已出站,现为台州学院副教授)和本科生杨悦(现为美国哥伦比亚大学博士生)为论文共同第一作者,博士生李文昊和日本冈山理科大学Tetsuo Ohi-Toma博士等参与了相关工作,赵云鹏教授和韩国嘉泉大学Joo-Hwan Kim教授为共同通讯作者。研究得到了国家重点研发计划项目的资助。
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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