过渡区受威胁树种的多样性分布格局与保护研究

生物地理过渡区是不同生物地理区域之间交汇的狭窄地区,通常具有更丰富的物种多样性、更高的遗传多样性以及独特而多样的进化历史。过渡区对相邻区域生物多样性的形成和维持具有重要作用,有可能成为全球气候变化的“早期预警”探测器;然而,狭窄的过渡区在生物多样性保护中经常被忽略,研究其多维度的生物多样性分布格局具有重要的实际应用价值。西双版纳地处热带北缘,是热带区系向亚热带区系的过渡地带,区系成分复杂,具有丰富且独特的植被类型和生物多样性。然而,由于橡胶等经济作物种植大面积增加,致使该地区的森林面积减少,对生物多样性产生严重威胁。2013年中国植物园联盟启动实施了西双版纳地区“零灭绝”保护计划,旨在通过10年的时间开展区域本土物种全覆盖清查,评估每个物种的分布情况及其受威胁状态,探索本土植物保护的有效途径,实现地区物种的零灭绝。

版纳植物园植物系统发育与保护生物学研究团队基于“零灭绝”保护计划的野外调查数据(本土植物全覆盖数据库),选取了西双版纳地区不同受威胁等级的158种木本树种,以乡镇行政区划为研究单元开展了物种多样性、系统发育多样性、进化特异性且全球濒危(EDGE, evolutionary distinctiveness and global endangerment)、标准化系统发育多样性与系统发育结构的空间分布格局的一致性及其环境解释因子的研究,探讨当前西双版纳国家级自然保护区是否能够有效保护地区物种的进化历史,继而提供保护区优化建议。研究结果显示,物种多样性、EDGE与系统发育多样性两两之间高度相关,而两个标准化指标均与其余指标表现不相关关系,表明地区的物种进化历史呈现与物种多样性不一致的区域优先保护分布格局;气候、土壤与地形因素共同影响了多样性分布格局,而橡胶园的大规模种植是地区受威胁树种分布格局的主要威胁因素;目前基于物种多样性建立的西双版纳国家级自然保护区仅保护约69%的濒危物种进化潜力。研究进一步提出以物种多样性为主、进化历史为辅的保护手段对现有保护区布局进行优化与完善,同时建议合理规划橡胶园种植布局,将橡胶园限制在海拔800 米以下,是实现橡胶种植的高效经济回报和多种受威胁树种生存空间有效保护的最优解决路径;基于布龙州级保护区的保护对象具有高比例的热带区系属性,建议将其提升至国家级自然保护区并优化扩大其范围;此外,建议在象明乡建立新的保护区,以保护该区域较高的生物多样性;同时,提出重点保护关键物种,研究显示仍有双腺黄桐Endospermum diadenum、小花苹婆Sterculia micrantha、滇马蹄果Protium yunnanense、黄叶树Xanthophyllum hainanense、树斑鸠菊Strobocalyx arborea、沙梨木Crateva magna、易武柯Lithocarpus farinulentus 7个受威胁物种还未实现迁地保护,建议进一步实施相关措施保护这些物种,以实现受威胁物种的零灭绝。

  该研究借助“零灭绝”保护计划的数据基础深入探讨了热带生物多样性科学有效保护,强调了过渡区在生物多样性保护实践中的重要性,为热带—亚热带过渡地区的多维度生物多样性空间分布格局和保护实践提供了一项科学实例。相关研究成果以Spatial phylogenetic patterns and conservation of threatened woody species in a transition zone of southwest China为题,在线发表于国际学术期刊Biodiversity and Conservation。

文章链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s10531-022-02439-0

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纬度多样性梯度格局的回顾与展望

 纬度多样性梯度格局(Latitudinal Diversity Gradient,LDG)是地球上最广泛、最重要的生物多样性地理分布格局之一,即随着纬度的增加,生物多样性呈现逐渐减少的趋势。早在1807年Alexander von Humboldt就提出了LDG的雏形,直至1966年Eric Pianka才系统地提出LDG的概念,并对相关科学假说进行了综合性地归纳与梳理,至此LDG成为生态学和生物地理学的经典模式被广泛研究。LDG格局的研究范围从动植物、微生物等陆地生物延伸到海洋生物,主要围绕物种丰富度、生态系统以及进化响应等方面展开,目前已提出多种假说来试图阐明LDG的形成机制,但仍未达成共识,因此对LDG的研究亟待进一步进行总结与展望。 

  植物系统发育与保护生物学研究组硕士研究生张玉在孟宏虎副研究员的指导下,根据前期文献的整理和思考,系统地梳理了自1966年以来进化与生态方面对LDG格局的相关研究,回顾总结了LDG的研究进展,并就LDG与生物多样性保护的紧密联系进行了前瞻性展望。论文以当前生物多样性快速减少为背景进一步拓展了对LDG的认识,为在纬度梯度格局中开展生物多样性保护的相关探索提供了理论性的系统总结与工作设想。此项综述工作从以下几个方面进行了回顾与讨论: 

  1. 简要回顾了各种LDG形成机制的相关假说,阐述了导致生物多样性随着纬度变化的因素,并就生物多样性受全球变暖和人类活动加剧的影响情况下,讨论了LDG与相关生态因子(包括,气候变化、温度和降雨等)和进化响应(物种形成速率、灭绝速率、分化速率以及扩散速率等)之间的关系;同时指出,人类活动引起生物多样性丧失将不可避免地影响了LDG的分布格局。 

  2. 针对目前LDG的研究主要集中在物种丰富度和生态系统多样性方面的工作现状,指出随着野外工作的全面展开以及跨境考察的日益便利,越来越多的工作将涉及遗传多样性和基因组方面的研究;结合以往的生态学研究,大数据时代利用大规模的遗传/基因组数据来探索LDG的进化机制与模式,尤其是遗传/基因组、物种、进化和生态系统等多样性模式未来一体化研究的深入,将为生物多样性保护和管理措施的制定提供充分的理论依据与支持。 

  3. 此外,对未来LDG的研究方法进行了展望,建议根据特定类群的分布特点,尤其是一些地理分布广、跨度大的纬度地带性类群,可以从群体遗传学方面入手,借助其简化基因组等遗传信息数据,整合物种多样性、生态系统多样性以及进化响应等研究内容,为探索LDG的地理分布模式和机制带来新的突破。 

  研究综述以“Latitudinal Diversity Gradient in the Changing World: Retrospectives and Perspectives为题发表于生物多样性期刊Diversity。 

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世界贸易木材树种DNA条形码数据库构建与评估

木材树种是一类与人类息息相关的重要资源植物,对于维持全球生态系统服务功能和生物多样性保护具有非常重要的价值。然而,木材非法活动经常出现在盗砍盗伐、非法加工和出口、虚假申报以规避濒危物种国际贸易公约(CITES)或避税等过程中,因此开发准确、快速的木材树种鉴定工具,对于遏制盗砍盗伐和相关非法贸易、保护生物多样性具有非常重要的实际应用价值,而构建木材树种的DNA条形码参考数据库是其中的关键步骤与重要环节。DNA条形码技术利用短且标准化的DNA片段进行物种鉴定,目前已广泛应用于药用植物鉴定、出入境动植物检疫以及入侵物种识别等诸多重要领域。 

  为评估DNA条形码技术作为木材树种鉴定工具的潜力,版纳植物园李捷研究员率领植物系统发育与保护生物学研究团队,通过广泛的数据收集和系统整理,构建了中国和国际贸易中1550种常用木材树种(隶属124科656个属)的DNA条形码数据库。研究发现,核基因ITS2片段在中国木材树种中表现出最高的鉴定分辨力,而条形码组合matK+trnH-psbA+ITS2则在世界常用木材树种的识别与鉴定中表现出更高的物种鉴定能力。该研究进一步强调,为了提升识别木材树种及其制品的能力,我们未来仍需在高分辨条形码的开发和现有条形码数据库补充完善的工作中持续努力。这项工作所建立的木材树种DNA条形码数据库将为相关林业监管和执法、打击非法采伐、生物多样性保护等工作提供强有力的技术支撑。 

  研究结果近期以“Assessing candidate DNA barcodes for Chinese and internationally traded timber species”为题,在线发表于国际DNA条形码权威期刊Molecular Ecology Resources。版纳植物园综合保护中心植物系统发育与保护研究课题组博士研究生胡建霖为论文第一作者,李捷研究员为论文通讯作者。此外,这项研究得到了版纳植物园园林园艺部,澳大利亚阿德莱德大学Eleanor E. Dormontt博士、John G. Conran教授和Andrew J. Lowe教授的大力支持与帮助。该研究得到了中国科学院项目、国家自然科学基金、国家科技基础资源调查专项、中国科学院生物多样性保护策略等项目的资助。

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1755-0998.13546

The collection of timber trees in XTBG (Image by XIAO Yunxue) 
基于不同方法对四个条形码片段鉴定成功率的比较分析(Dataset1代表中国常用木材树种数据集,Dataset2代表中国和国际贸易中常用木材树种数据集)
基于距离法对单条形码和条形码组合鉴定能力的比较分析(R,rbcL;M,matK;T,trnH-psbA;S,ITS2)
  中国木材树种科级水平鉴定成功率与种属比的统计分析(A:rbcL, B:matK, C:trnH-psbA, D:ITS2)
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叶绿体基因组超级条形码能否用于樟科植物的物种鉴定?

从传统的形态分类到DNA条形码技术,都是为了解决地球上物种分类及鉴定问题,从而更有效地保护和持续利用生物多样性资源。目前植物DNA条形码正从单个或少数DNA片段向多个DNA片段组合、叶绿体基因组数据及基因组浅层测序等方面发展,并且已经在诸多研究中得到了广泛地应用,尤其是基因组测序技术的巨大改进,使研究人员探索“基因组超级DNA条形码”成为可能。 

版纳植物园李捷研究员团队,多年来致力于樟科植物的分类学、系统发育与生物地理学研究。樟科植物作为热带雨林、亚热带常绿阔叶林等森林植被中重要的组成物种,快速准确地对该类群植物进行物种鉴定,是对其进行种质资源保护、群落生态与生物地理学等研究的前提与基础。然而,樟科植物中许多类群在分类系统学上一直存在争议,全面而深入的樟科植物分类及系统发育关系研究仍旧非常欠缺,DNA条形码技术为解决这一难题提供了契机。 

该研究团队通过广泛的样本收集,利用叶绿体全基因组与核基因数据对樟科25属、133种的191个个体进行分类鉴定以及系统发育研究,探讨了传统叶绿体条形码、专属条形码以及叶绿体全基因组对樟科物种的鉴定能力,同时利用叶绿体基因组数据开展了系统发育研究与核质一致性分析。研究发现叶绿体全基因组只能鉴定约60%的樟科物种,这与传统的标准条形码和专属叶绿体DNA条形码片段的鉴定率(40-50%)相比仅有适度的提高,但叶绿体基因组在纠正物种错误鉴定以及发现隐存种与新物种方面优势明显。同时,研究还进一步揭示了樟科植物类群间复杂的系统发育关系,在核质一致性分析中发现除厚壳桂族和无根藤族外,其余类群在叶绿体基因组与核基因间存在显著的基因树冲突与广泛的不一致性。 

研究结果近期以Can plastid genome sequencing be used for species identification in the Lauraceae?为题发表于Botanical Journal of the Linnean Society,版纳植物园综合保护中心植物系统发育与保护研究组刘志芳博士为论文第一作者,李捷研究员、英国爱丁堡皇家植物园Peter M. Hollingsworth教授、爱丁堡大学Alex D. Twyford教授以及中国科学院昆明植物研究所杨俊波高级工程师为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目、中科院项目、科技基础资源调查专项等项目的资助。 

文章链接:https://doi.org/10.1093/botlinnean/boab018

191个叶绿体全基因组及其提取基因鉴定能力比较

基于ML分析80个GetOrganelle组装的核质基因树冲突/一致性分析

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东亚季风和四川盆地共同塑造金丝楠木的“环状物种分化”

理解气候变化和地理因子是如何驱动群体分化及物种形成一直是进化生物学的研究目标,同时也为濒危物种的保护提供了物种进化信息。桢楠(Phoebe. zhennan S. K. Lee & F. N. Wei)是驰名中外的金丝楠木主要来源树种之一,具有重要的经济、生态与园林价值。经过上千年的砍伐致使其生境的不断破坏,桢楠的树种资源已接近枯竭。当前,桢楠主要零星的分布于四川盆地四周,且居群大小很多都不足70株。根据物种红色名录以及IUCN的评估,桢楠为国家二级保护植物与“易危”等级。然而,对于桢楠树种的遗传多样性、遗传格局及其进化历史的研究至今尚未开展,为桢楠树种的有效科学保护形成巨大障碍。 

版纳植物园植物系统发育与保护生物学课题组博士研究生肖建华在李捷研究员指导下,利用简化基因组测序(RAD-seq)对12个居群(72个个体)进行群体遗传分析、群体动态历史构建以及物种分布模拟,探讨了桢楠的遗传格局、遗传格局的成因及其可采取的保护措施。群体遗传研究结果表明:桢楠群体的遗传多样性较低而遗传分化明显;桢楠可明显分为两个组以及两个亚组,即东、西一与西二亚组;群体动态历史的结果表明其东西两组的分化时间可追溯至中中新世(~15.08Ma),西一与西二组的分化时间可追溯至晚中新世(~7.12Ma),而这两个时间大致于东亚季风的第一与第二次加强事件的时间吻合。此外,结合地理隔离模型与物种分布模拟,作者发现桢楠主要沿着四川盆地的四周分布,且遗传距离和环形地理距离正相关。基于群体遗传的研究结果,作者提出桢楠的保护策略首要采取就地保护措施,需对位于风水林的群体(青城山和邛崃)与林场的群体(铜梁、永川群体)采取减少人为干扰的就地保护;结合物种分化历程的推演,作者认为当需要采取迁地保护措施时应尽可能的提高群体(组)内的遗传多样性而避免东西两个群体(组)间的融合。 

基于以上实验结果,作者提出并验证了桢楠沿着四川盆地环状物种分化的科学假设,桢楠的遗传格局主要受四川盆地和东亚季风加强事件的驱动所形成。此项研究为金丝楠木树种桢楠的科学有效保护提供了有价值的策略建议,并且有助于更全面而准确地理解中国亚热带植物多样性的起源和演变。 

  研究结果以Miocene diversification of a golden-thread nanmu tree species (Phoebe zhennan, Lauraceae) around the Sichuan Basin shaped by the East Asian monsoon为题发表于Ecology and Evolution。 

文章链接:https://doi.org/10.1002/ece3.6710

桢楠的群体动态历史

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物种的界定与概念化:从胡桃科黄杞属谈起

物种作为生物学研究的基本单元,其多样性代表了地球上生物种类的丰富程度,是衡量一个地区生物资源的客观指标。有效进行物种界定是系统发育、进化、生物地理和保护生物学研究的第一步。但是,如何精确地进行物种界定仍然面临很大的挑战,特别是热带地区丰富的植物多样性以及缺乏全面的植物区系调查,导致物种的界定错误率较高。这些错误的物种界定可能影响生物多样性热点地区相关研究。黄杞属(Engelhardia)隶属于胡桃科(Juglandaceae),为广泛分布于热带和亚热带亚洲的典型特征类群,常见于喀斯特地区,是探究生物多样性起源和地理分布的理想材料,但首先需要清楚其物种的问题。由于其地理分布纬度跨度大,海洋分隔广,缺乏研究材料等原因,分类和系统发育已探索了数十年,但仍然存在分歧。

版纳植物园植物系统发育与保护生物学研究组博士生张灿瑜在孟宏虎副研究员与李捷研究员指导下,利用五个叶绿体片段( psbA-trnH、trnL-trnF、rps16、trnS-trnG和rpl32-trnL),一个核片段(nrITS)和11个nSSR位点对71个居群716个个体进行物种界定研究。同时对720份标本中的25个形态特征进行统计,通过分子数据与形态数据整合分析进一步探索黄杞属植物物种边界。研究结果表明黄杞属共包含7个种,其中1)黄杞(E. roxburghiana)、海南黄杞(E. hainanensis)、东南亚特有的黄杞(E. apoensis)和(E. serrata)分类地位不变;2)少叶黄杞(E. fenzelii)重新从黄杞(E. roxburghiana)中分离出来;3)云南黄杞(E. spicata var. spicata)、爪哇黄杞(E. spicata var. aceriflora)、毛叶黄杞(E. spicata var. colebrookeana)以及东南亚特有的黄杞(E. rigida)合并为云南黄杞复合群(E. spicata complex);4)齿叶黄杞(E. serrata var. cambodica)作为独立物种(E. villosa)存在。

同时,我们认为仅使用单一证据界定物种可能会导致偏差,建议采用多手段综合研究物种界定,尤其是在传统的分类难以区分的类群中,其优势在于分子数据为谱系识别提供了基本的系统发育框架,而添加形态学数据有助于进一步增加物种界定的准确性。

关于物种,达尔文就曾表示“没有一项定义能使所有博物学者都满意;然而每个学者在谈到物种的时候,都能够模糊地知道它是什么意思?”就像“一千个人眼中有一千个哈姆雷特”一样,每个人对于物种定义都有不同的理解,导致迄今为止,生物学界在物种的定义问题上依旧存在争议。这其中的关键矛盾在于物种形成过程是连续的,因此会产生模糊的边界,而在实践中需要给每个物种划定明确的界限。当对生物体进行尽可能详尽的描述时,才有可能通过物种界定来确定生物体之间的界限。我们以黄杞属为例,运用综合的方法,期望探究更精确的物种界定方法。因此,为了防止混淆和简化物种界定中的一些问题,运用种下分类单元(亚种和变种)时要特别谨慎。在某些情况下,对亚种或变种重新组合或提升分类地位可以实现更准确的物种界定。

研究结果近期以Shining a light on species delimitation in the tree genus Engelhardia Leschenault ex Blume (Juglandaceae)为题发表于Molecular Phylogenetics and Evolution。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.ympev.2020.106918

黄杞属植物的地理分布区域和研究的采样点

基于nrITS和叶绿体构建的系统发育树

黄杞属的形态分析

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水平基因转移影响樟科无根藤cox1基因的进化过程

水平基因转移(Horizontal Gene Transfer, HGT)是一种跨越物种界限的遗传物质传递方式,被认为是生物进化的主要动力之一。在关于水平基因转移的一系列研究中,cox1基因通过内含子归巢1介导的水平基因转移频繁发生于被子植物,尤其是寄生植物中;尽管大多数被子植物的cox1基因都不具有内含子,但除了极个别特例外,寄生植物的cox1基因几乎全部都含有内含子。但是,cox1基因进化是否存在除内含子归巢以外的其它转移方式,以及同一植物不同群体中是否存在不同的cox1拷贝等问题亟待开展深入研究。 

版纳植物园植物系统发育与保护生物学研究组博士生张灿瑜与助理研究员马会,选择樟科(Lauraceae)寄生植物无根藤(Cassytha filiformis Linnaeus)作为研究对象,通过克隆测序发现在中国境内分布的大部分无根藤(约90%的个体)中存在两个不同结构的cox1拷贝。进一步的生物信息学分析表明,I型拷贝具有完整的开放阅读框并编码细胞色素C氧化酶亚基;然而II型拷贝不论外显子还是内含子都过早出现终止密码子,失去了编码功能。我们同时对其它32种樟科植物的cox1基因进行了测序,并结合NCBI上已有的其它樟科cox1序列以及其它被子植物的cox1序列进行系统发育分析和CCT2比较分析,结果均显示两种类型的cox1基因来源不同:I型拷贝的外显子可能从木兰类(magnoliids)植物垂直传递而来,之后通过内含子归巢机制捕获了其它物种的cox1基因的内含子,而整个II型拷贝则可能从菟丝子属(Cuscuta)植物或其它旋花科(Convolvulaceae)植物整体水平转移而来。此项工作通过对cox1基因两个独立水平基因转移事件的研究,增进了对寄生植物无根藤中cox1基因进化和线粒体基因组高动态复杂进化历史的理解。 

研究结果近期以Horizontal Gene Transfer has Impacted cox1 Gene Evolution in Cassytha filiformis为题发表于Journal of Molecular Evolution

文章链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s00239-020-09937-1

注释:

  • 1、cox1内含子归巢(intron homing):通过双链断裂修复途径,使外源内含子可插到缺乏内含子的同源等位基因中。 
  • 2、CCT区:在cox1内含子归巢过程中,紧邻供体内含子的部分外显子区域通常取代部分受体外显子序列。转换后的外显子序列的区域称为“共转换区”(CCT)。如果供体和受体植物的侧翼外显子序列不同,则此过程将产生一个“足迹”,即使内含子本身再次丢失,该足迹也可以保留。

图1. 基于cox1外显子构建的最大似然树

图2. 基于cox1内含子构建的最大似然树

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叶绿体基因组助力中国风吹楠属物种界定

中国是世界上生物多样性最丰富的国家之一,虽然在生物多样性保护方面取得了可喜的成绩,但是由于人类对于自然资源的过度索取以及全球气候变化等原因,一些野生植物仍面临灭绝的风险。为遏制生境退化和片断化加剧趋势,防止野生植物物种灭绝我国率先提出了保护生物学领域的新概念—极小种群野生植物(Plant Species with Extremely Small Populations, PSESP),其主要特征之一是种群退化和数量持续减少,种群大小低于稳定存活界限的最小生存种群,难以维系其正常繁衍而濒临灭绝。物种的准确界定是对濒危或极小种群野生植物进行科学有效保护的前提。

风吹楠属(Horsfieldia Willdenow)隶属于肉豆蔻科(Myristicaceae),其种子含油量高,是比较理想的生物柴油的原料植物;此外其木材鲜红色、树干笔直,可作高档家具、箱板材等用途。因此,在经济利益的驱使下,导致对该属植物的砍伐较为严重,目前滇南风吹楠(H. tetratepala C. Y. Wu & W. T. Wang)及海南风吹楠(H. hainanensis Merrill)被列入中国物种红色名录和极小种群野生植物的保护名录中。据《中国植物志》记载,我国风吹楠属植物有5种,但在2008年修订的英文版中国植物志《Flora of China》中,我国风吹楠属物种被合并为3个种,由于中国风吹楠属植物的物种界定存在问题,使得我们无法对该属物种的有效保护提出科学、合理的建议。

版纳植物园植物系统发育与保护生物学研究课题组博士生蔡超男,在导师李捷研究员的指导下,以中英文版《中国植物志》为依据,对中国风吹楠属的物种分类界定问题进行再研究。通过对风吹楠属的13个个体进行叶绿体基因组测序,研究结果:(1)支持中国风吹楠属有五个物种:风吹楠(H. amygdalina (Wallich) Warburg)、海南风吹楠(H. hainanensis Merrill)、滇南风吹楠(H. tetratepala C. Y. Wu & W. T. Wang)及琴叶风吹楠(H. prainii (King) Warburg),属内另一物种大叶风吹楠(H. kingii (J.D. Hooker) Warburg)确实仅在云南的西南部有分布,但由于极其稀有在采集样品时没有收集到;(2)分布于广西南部、原先被认定为海南风吹楠的植物,实则与分布于云南南部至东南部的滇南风吹楠为同一物种,确定海南风吹楠的实际分布范围只限于海南岛;(3)采集样品过程中被广泛认作大叶风吹楠的植物,经分析确认实则为琴叶风吹楠;此外,本研究结果也进一步表明整个叶绿体基因组具有作为超级条形码解决物种界定问题的潜力。通过对中国风吹楠属物种的准确界定及分布范围的重新划定,对后续保护策略的制定与实施有效的科学保护将发挥非常重要的指导作用。

研究结果近期以Comparative phylogenetic analyses of Chinese Horsfieldia (Myristicaceae) using complete chloroplast genome sequences为题发表于Journal of Systematics and Evolution。

文章链接:https://doi.org/10.1111/jse.12556

利用叶绿体基因组构建的中国风吹楠属系统发育树

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传统藏药喜马拉雅紫茉莉系统分类位置与洲际间断分布格局探讨

喜马拉雅紫茉莉Mirabilis himalaica (Edgew.) Heimerl)是紫茉莉科(Nyctaginaceae)植物,分布于喜马拉雅地区。作为传统藏药,喜马拉雅紫茉莉以干燥根入药,具有治疗肾炎、肾结石、关节痛及子宫癌等功效。 

喜马拉雅紫茉莉的系统分类位置长期以来存有争议,有两种截然不同的处理方式:1)归入紫茉莉属,并包含两个变种:var. himalaica(产印度北部到中国西藏)和var. chinensis Heimerl(产中国);2)以学名Oxybaphus himalaicus Edgew.置于山紫茉莉属,同样包含var. himalaicus和var. chinensis (Heimerl) D. Q. Lu两个变种。同时,由于存在极为丰富的种内形态变异为喜马拉雅紫茉莉的系统分类带来难题;此外,该种是新世界分布的紫茉莉属在旧世界的唯一分布种,这种亚洲-北美分布模式成为紫茉莉科著名的洲际间断分布之一。

为解决这些争议,版纳植物园综合保护中心植物系统发育与保护生物学研究组联合西藏农牧学院等相关科研人员,通过在中国范围内广泛地采样、应用nrITS和rps16两个位点,对喜马拉雅紫茉莉的系统分类位置、紫茉莉属的历史生物地理学进行了研究,发现16个种源的喜马拉雅紫茉莉形成强支持单系分支;Section水平系统发育分析结果支持将Oxybaphus并入Mirabilis;虽然喜马拉雅紫茉莉在section水平的分类位置尚不能完全确定,但可以肯定的是其与sect. Oxybaphus并不近缘;并推测该种在晚中新世到早更新世(~5.22 Ma)可能借助长距离扩散和第四纪白令陆桥从北美传播到达亚洲。

该研究以Taxonomic status and distribution of Mirabilis himalaica (Nyctaginaceae)为题发表于国际期刊Journal of Systematics and Evolution。此项工作由版纳植物园在国家“少数民族高层次骨干人才计划”支持下培养的第一个博士研究生完成,版纳植物园为西部边疆地区的人才培养贡献了自己的一份力量。

文章链接:https://doi.org/10.1111/jse.12466

基于ITS序列构建的贝叶斯系统发育树

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金丝楠木树种闽楠与桢楠的系统分类关系得到澄清与解决

       驰名中外的金丝楠木主要来源于樟科(Lauraceae)楠属(Phoebe Nees.)的闽楠(Phoebe bournei(Hemsl.) Yang)与桢楠(P. zhennan S. K. Lee & F. N. Wei两个物种。这两个树种经过上千年的砍伐,资源已竭尽枯竭,目前被列为“国家二级保护植物”,IUCN濒危等级为“易危”。然而,这两个树种由于在形态上十分相似,系统分类关系一直存在着争议,对它们的分类鉴定、地理分布范围的划分、珍贵木材资源的保护等方面造成了许多实际应用上的困难。 

     版纳植物园植物系统发育与保护生物学研究课题组博士生丁鑫,在李捷研究员指导下,通过对闽楠与桢楠进行广泛调查与采样,利用形态性状特征与简化基因组测序技术(Restriction-site Associated DNA Sequence, RAD-seq),重新探讨了这两个物种的系统分类关系、形态区分特征及其地理分布区域。研究发现:基于RAD-seq数据的系统发育关系重建,以及形态性状的聚类与主成分分析,三者结果均高度一致地支持闽楠与桢楠是两个相互独立的树种。此外,基于RAD-seq数据的群体遗传分析结果也显示这两个物种有着明显地遗传分化;通过比较形态学研究,发现两个树种间在叶柄、叶尖角以及三级脉与四级脉清晰度等形态特征上差异十分显著;基于标本与采样记录对两个树种的地理分布范围进行拟合分析,揭示了闽楠与桢楠分别分布于我国亚热带地区的东部和西部,且重叠分布区位于武陵山脉地区。此研究为珍贵木材“金丝楠木”树种的分类鉴定提供了分子与形态依据,切实解决了“金丝楠木”木材资源的利用与保护中最根本的问题。 

 研究结果近期以Congruent Species Delimitation of Two Controversial Gold-thread Nanmu Tree Species Based on Morphological and RAD-seq Data为题发表于Journal of Systematics and Evolution。该研究得到了中国西南地区极小种群野生植物调查与种质保存(2017FY100100)、国家自然科学基金(31370245)与中国科学院生物多样性保护(ZSSD-013)等项目的资助。闽楠与桢楠之间的显著形态差异(A-E:闽楠,F-J:桢楠。)

基于RAD-seq数据构建的最大似然树

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