中山大学生命科学学院廖文波/凡强团队揭示极小种群野生植物丹霞梧桐的起源及扩散机制

企业   2024-11-17 11:38   广东  

我国丰富的丹霞及喀斯特地貌呈散点式分布在东南部地区,孕育着许多特有物种,其中不少物种在多个孤岛式的山地均有分布。例如1987年丹霞梧桐在广东丹霞山(丹霞地貌)首次发现并正式发表后,相继在临近的南雄盆地(丹霞地貌)和英德市的两个喀斯特地貌区发现,后在福建的丹霞地貌区也有报道。因此,丹霞梧桐成为研究岛屿式特殊地貌间物种扩散机制的重要研究对象。

Journal of Systematics and EvolutionJSE)2024年1期发表了中山大学生命科学学院廖文波教授、凡强副教授研究团队题为 “The origin and dispersal of Firmiana danxiaensis among isolated specific landscapes”的研究论文(https://www.jse.ac.cn/EN/10.1111/jse.12954)。该研究对丹霞山、南雄盆地及英德喀斯特地区进行了广泛采样,获得28群体295个体;选取其中25个代表性个体进行浅层基因组测序,提取其叶绿体基因组构建系统发育树推测种子扩散路线及居群分歧时间,基于4个高变叶绿体位点及简化基因组测序技术对28居群进行群体测序以探测居群结构及分化。

基于核质系统树及群体结构分析显示丹霞梧桐不但在地区间分化显著,在地区内部也有明显的群体结构差异,表明其种子及花粉扩散能力极为有限(图1A-D)。丹霞梧桐起源于第四纪中更新世(约1Ma),现存丹霞梧桐可能发源于丹霞山及南雄地区,南下扩散至英德喀斯特地貌后,回迁至丹霞及南雄地区,并捕获当地居群的叶绿体基因组(图1E)。

图1 基于叶绿体基因组构建的梧桐属系统发育树及种群分化时间推断(A);丹霞梧桐的谱系分支及地理分布(B-D);基于核质系统树推断的丹霞梧桐迁移路线(E)

基于生态位模拟及种群动态分析表明,丹霞梧桐在约2万年前的有效群体大小达到其高峰,可能曾广泛分布在我国东南部地区。随着早-中全新世气候逐渐回暖,丹霞梧桐难以与亚热带常绿阔叶林优势种竞争,分布范围逐渐缩小。晚全新世阶段,随着东亚夏季风的逐渐减弱,丹霞梧桐居群有效大小持续降低,同时,人类的干扰有可能进一步加剧该物种的濒危,目前仅残留在丹霞及喀斯特地区的峭壁生境。

与大部分受冰期影响的第三纪孑遗物种明显不同,丹霞梧桐是在第四纪冰期起源并扩散的,曾广布于广东、江西及福建地区。由于气候变暖而导致其在南亚热带地区分布逐渐缩小,目前仅残存在丹霞山及其邻近的少数特殊地貌区。丹霞梧桐对冰期环境的适应,以及其在间冰期对峭壁生境的适应机制均有着重要的科研价值。丹霞地貌及喀斯特地貌中仅有的几个现存生境是其在间冰期的避难所,因此对丹霞梧桐现存居群的保护极为重要。

中山大学生命科学学院陈素芳博士为论文第一作者,中山大学凡强副教授和黄康有教授为论文共同通讯作者,廖文波教授是该研究的重要组织者和参与者。研究工作是在丹霞山国家公园建设专项”的资助下完成的。韶关市丹霞山管委会、韶关学院、广东石门台国家级自然保护区也参与了该项研究。



ABOUT JSE 

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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