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植物所科研人员在中国被子植物区系进化历史研究方面取得重要进展

  物种多样性是系统与进化生物学、生物地理学和生态学的核心研究问题之一。一个地区较高的物种多样性可能是由于类群近期的快速辐射进化所致,也可能是该区域物种长期积累和保存的结果。中国拥有约30,000种维管植物,是全球植物多样性最丰富的国家之一。因此,中国植物区系的系统发育演化历史一直是全世界学者极为关注的科学问题。 

  中国科学院植物研究所陈之端研究组与南京林业大学、美国佛罗里达大学和澳大利亚国家标本馆的科研人员开展合作,通过重建中国被子植物的系统发育树和时间树,结合物种分布数据,揭示了中国被子植物系统发育多样性形成的时空格局。 

  该研究发现,从时间上看,中国约66%的被子植物属是在中新世以后出现的;在过去的3000万年中,草本植物比木本植物经历了更加快速的分化。从空间上看,中国东部和西部植物的分化格局存在显著差异:东部的被子植物属平均分化时间较早,系统发育离散,系统发育多样性较高;而西部的植物属则正好相反。 

  研究人员通过进一步对比分析草本植物属和木本植物属的分化格局发现,中国西部是许多草本植物的分化中心,3000万年以来,草本植物属分化的比例远远高于木本植物属;而中国东部对草本植物起到了“博物馆”的保存效应,对木本植物则兼具“博物馆”和“摇篮”的作用,在整个地质历史中草本和木本植物属的分化速率基本一致。 

  该研究通过模拟构建物种水平的生命之树,对比分析中国被子植物属和种水平系统发育多样性的时空格局,明确了属、种水平分别应该重点保护的热点地区(属水平:广东、广西、贵州和海南;种水平:云南),并建议在中国东部建立跨省区的自然保护区和国家公园,从而更加系统地保护该区域较高的系统发育多样性,使得起源早的孑遗成分和近期分化的新类群得到更好的保护。 

  该研究成果21日在线发表于国际著名学术期刊Nature。陈之端研究组助理研究员鲁丽敏、刘冰,博士研究生叶建飞,博士毕业生杨拓、李洪雷、孙苗,以及南京林业大学毛岭峰为论文共同第一作者,植物所陈之端研究员,植物所外籍特聘研究员、美国佛罗里达大学教授Pamela S. SoltisDouglas E. Soltis,以及美国霍普学院教授Jian-Hua Li为共同通讯作者。该研究得到了科技部重大科学研究计划、国家自然科学基金委重大项目和中国科学院中-非联合研究中心项目的资助。 

  文章链接: 

  https://www.nature.com/articles/nature25485 

  (系统进化实验室供稿) 

   

  中国被子植物属平均分化时间的空间分布。从左到右分别表示所有属、木本属和草本属。 

  a-c:中国被子植物属的平均分化时间;d-f:每个网格中最年轻25%属的平均分化时间;g-i:每个网格中最老25%属的平均分化时间。j-i:零模型检验年轻的(蓝色网格)和古老的(红色网格)分化中心。 


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