昆明植物所:喜馬拉雅-橫斷山物種形成演化機(jī)制研究獲進(jìn)展

2013-06-04 09:11:00         來源:中國科學(xué)院     瀏覽次數(shù):

  印度板塊和歐亞板塊碰撞后導(dǎo)致的青藏高原隆升是新生代以來地球上最重大的地質(zhì)歷史事件之一,它深刻地影響了青藏高原及鄰近地區(qū)的氣候和環(huán)境,進(jìn)而對該地區(qū)生物類群的起源與演化產(chǎn)生了極大影響。更新世以來冰期和間冰期的反復(fù)作用,進(jìn)一步影響到該地區(qū)物種的分化、遷移和擴(kuò)散。然而,由于對該地區(qū)生物類群演變的研究較為薄弱,關(guān)于物種對這些重大地質(zhì)和氣候事件的響應(yīng)機(jī)制迄今尚無定論,特別是在喜馬拉雅-橫斷山這一生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)。之前的研究表明地質(zhì)事件介導(dǎo)的異域分化是該地區(qū)物種形成的主要機(jī)制,并推測與地質(zhì)事件相關(guān)的生境和氣候因子的分化可能是該過程中的重要驅(qū)動(dòng)力,然而一直缺乏有力證據(jù)。

  中國科學(xué)院昆明植物研究所生物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉杰博士,在高連明研究員和李德銖研究員的指導(dǎo)下,選取喜馬拉雅-橫斷山地區(qū)特有的第三紀(jì)孑遺植物喜馬拉雅紅豆杉(Taxuswallichiana)為研究對象,綜合運(yùn)用分子譜系地理學(xué)、居群遺傳學(xué)和生態(tài)位模擬等方法,對采集自喜馬拉雅紅豆杉整個(gè)分布區(qū)的43個(gè)居群共815個(gè)個(gè)體為研究材料進(jìn)行了分析,結(jié)合該物種分布地點(diǎn)的氣候數(shù)據(jù)和該地區(qū)的古環(huán)境資料,深入探討了喜馬拉雅紅豆杉的物種形成和居群演化機(jī)制。

  研究結(jié)果表明,喜馬拉雅紅豆杉包含兩個(gè)明顯不同的譜系(EHlineage和HMlineage),它們分化的時(shí)間大約在4.2(2.0-6.5)Ma(百萬年前)。這個(gè)時(shí)間正好與青藏高原最近一次快速隆升及其造成的氣候變化相吻合。兩個(gè)譜系的生態(tài)因子相關(guān)分析表明它們存在明顯分化。這意味著氣候變化造成的生態(tài)因子差異進(jìn)一步促進(jìn)了兩個(gè)譜系的分化。生態(tài)位模擬分析結(jié)果顯示這兩個(gè)譜系在末次冰期最盛時(shí)(LastGlacialMaxium,LGM)的分布區(qū)要比末次間冰期和目前分布區(qū)小,而分子證據(jù)同樣支持這兩個(gè)譜系的居群在末次冰期時(shí)發(fā)生了擴(kuò)張。

  喜馬拉雅紅豆杉顯著的遺傳分化,長期的地理隔離,加之生態(tài)位的明顯分化,意味著與該地區(qū)地質(zhì)、氣候事件密切相關(guān),區(qū)域生態(tài)因子分化促進(jìn)了物種分化,分化為兩個(gè)不同的物種。而兩個(gè)譜系的居群在第四紀(jì)末次冰期發(fā)生了擴(kuò)張,在間冰期發(fā)生了收縮,這和該地區(qū)之前研究結(jié)果“冰期收縮-間冰期擴(kuò)張”的結(jié)果相反。以上結(jié)果意味著喜馬拉雅-橫斷山地區(qū)物種演化過程受到了該地區(qū)地質(zhì)和氣候事件的共同影響,物種演化的過程可能比我們之前想象的復(fù)雜。

  上述結(jié)果以Geologicalandecologicalfactorsdrivecrypticspeciationofyewsinabiodiversityhotspot為題發(fā)表在植物學(xué)刊物NewPhytologist上。

  該研究得到了中國科學(xué)院重點(diǎn)研究項(xiàng)目(KSZD-EW-Z-011)、國家自然科學(xué)基金(30700042,31200182)、科技部基礎(chǔ)工作專項(xiàng)(2012FY110800)和云南省中青年學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人后備人才項(xiàng)目(2008PY064)等項(xiàng)目的資助。

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