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Monday, December 11, 2017

唇形科香茶菜属系统发育和生物地理学研究取得新进展

Posted by 建华 on 2014 年 8 月 10 日

印度板块碰撞欧亚板块和阿拉伯半岛-非洲大陆撞击欧亚板块显著改变了亚洲地区的板块构造,前者导致了青藏高原的隆升,而后者则搭建了亚洲与非洲动植物区系的交流通道。以上两大地质历史事件无疑对相关物种的分布格局产生了深远的影响。然而,到目前为止,还很少有研究利用合适的植物类群同时针对以上两个科学问题进行探讨。香茶菜属隶属于唇形科荆芥亚科罗勒族,具有重要的药用价值,该属的现代分布中心为我国的横断山脉地区(涵盖本属近70%的物种),并且在世界范围内呈现亚洲-非洲间断分布格局(非洲仅分布有2种),为科研人员理解青藏高原隆升和亚洲-非洲大陆的连接对物种起源和演化的影响提供了理想的实验材料。

本组余香琴博士在李捷研究员的指导下,对唇形科香茶菜属植物进行了系统发育和生物地理学研究。通过对香茶菜属植物集中分布地——横断山脉地区进行了为期一个多月的科学考察,同时与日本东北大学的Masayuki Maki教授和英国皇家植物园邱园的Alan J. Paton博士合作,获得了世界范围内香茶菜属的宝贵研究材料,利用不同遗传背景的DNA序列,融入唇形科的可靠化石记录,重建了香茶菜属的系统发育和生物地理演化历史,并且对该属可能的染色体进化模式进行了分析。结果表明,包含非洲两物种在内的香茶菜属为一个单系类群,属内可分为四个分支,其中非洲2个物种组成一个独立的分支。有意思的是,通过结合分子系统学的染色体进化分析显示非洲2个特有种为异源多倍体。香茶菜属约在渐新世晚期起源于青藏高原及邻近地区,随后分别发生了向东亚地区、日本和非洲的扩散事件。其中,向非洲的扩散发生于中新世早期,研究认为通过阿拉伯半岛-非洲大陆撞击欧亚板块所形成的区系交流通道而扩散至非洲能够较为合理地解释香茶菜属的间断分布格局。此外,香茶菜属绝大部分物种的分化均发生于中新世晚期,且该属物种的分化速率在这一时期之后呈现显著上升,这与目前多数学者所认同青藏高原第三阶段的剧烈隆升大致吻合,为青藏高原隆升的相关地质学假说提供了生物地理学的证据支持。

该研究结果以Phylogeny and historical biogeography of Isodon (Lamiaceae): Rapid radiation in south-west China and Miocene overland dispersal into Africa为题发表于生物进化的国际主流期刊Molecular Phylogenetics and Evolution上。该研究得到了中国科学院科学基金135项目(XTBG-T01),和国家自然科学基金(31370245)等项目的资助,同时得到了中国科学院昆明植物所标本馆(KUN)的大力支持,在此一并表示感谢!

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