中國亞熱帶常綠闊葉林植物第四紀居群動態歷史研究取得進展

亞熱帶常綠闊葉林在中國植被中具有重要地位。基於化石孢粉的古植被重建認為，該植被類型在末次冰盛期向南退縮至24°N以南(圖1a)，退縮-擴張(Expansion-Contraction)模型得到了少數常綠闊葉林組成植物譜系地理研究的證實。同時，也有一些譜系地理學研究提出更為廣泛存在的原地避難(in situ survival)模式，即常綠闊葉林植物在末次冰盛期時在24°N以北的地方存活，而不向南退縮。不過，以往研究對象很多不是常綠闊葉林的優勢種，且大部分研究僅使用了葉綠體基因來解析進化歷史。

中國科學院昆明植物研究所研究員李德銖領導的植物多樣性與基因組學團隊與法國國家農業研究所研究員Arndt Hampe合作，選擇向南可分布至熱帶地區的亞熱帶常綠闊葉林優勢種樟科烏葯(Lindera aggregata)作為研究對象，共採集19個自然居群，基於4個葉綠體片段和15個核低拷貝基因(通過轉錄組設計)的分子數據，通過遺傳格局、分化時間、系統發育、歷史基因流等分析，結合現代與末次冰盛期時的潛在分布區模擬，闡明了烏葯自末次冰盛期以來獨特的進化歷史，為更深入研究亞熱帶常綠闊葉林在第四紀的動態分化提供了新證據。

核基因的遺傳分組(圖1)和物種樹(圖2)分析顯示烏葯居群存在明顯的譜系地理格局，可以分成南方和北方兩大支系，其中北方支系又分化為東北和西北兩個亞支系。物種樹(圖2)顯示北方兩個亞支系鑲嵌在南方居支系中，表明北方的兩個亞支系是由南方支系的兩次向北分布區擴張形成，分化時間分析顯示兩次擴張均發生在末次冰盛期時，即2.654 萬年 (節點B) 和2.178萬年前 (節點C)(圖2)，烏葯末次冰盛期時最可能的分布區位於南嶺附近，進一步證實了北方居群是由末次冰盛期後向北分布區擴張形成。葉綠體基因發現類似的格局，1個單倍型(H3)廣佈於北方居群中，而南方大居群固定了1個獨特的單倍型。因此，烏葯南北方居群符合不同的避難模式，南方居群在不同的微型避難所中長期原地避難(in situ survival)；而北方居群符合收縮-擴張(Expansion-Contraction) 模式，且擴張時間與末次冰盛期高度吻合。此外，該研究還發現了冰期後顯著的由擴張居群至避難所居群的基因流(CHT種群，圖1)。

近期，研究結果以Differential Quaternary dynamics of evergreen broadleaved forests in subtropical China revealed by phylogeography of Lindera aggregata (Lauraceae)為題在線發表於國際生物地理學期刊Journal of Biogeography。該項目得到國家自然科學基金(31600301)和中科院B類先導專項「大尺度區域生物多樣性格局與生命策略」(XDB31000000)支持。

圖1 烏葯18個種群STRUCTURE(a, c)與主成分分析(b)結果，虛線表示古植被重建下末次冰盛期時常綠闊葉林的北部邊緣(Harrison et al., 2001)

圖2 烏葯18個居群與外類群鼎湖釣樟(Lindera chunii)的物種樹

來源：中國科學院昆明植物研究所

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