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21 2024.05

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    中科院一區JSE封面文章——365英国上市官网在线王華鋒團隊發表全球忍冬屬系統發生新見解

 

北溫帶植物地理間斷分布是最使人興奮、最讓人着迷的分布格局之一,其形成機制及時空演變一直是生物地理學研究的熱點。目前,主要有三種假說來解釋其形成機制:北熱帶起源假說、陸橋假說和走出西藏假說。目前,北溫帶植物間斷分布研究大多集中在東亞-北美間斷分布類型,而對歐-亞-北美間斷分布類群的生物地理學研究卻關注較少。作為北溫帶間斷分布的典型代表,歐-亞-北美間斷分布植物的形成機制亟待選取更多類群深入研究。

忍冬屬隸屬川續斷目忍冬科,全球約140種,是重要的觀賞和藥用植物,呈現典型的歐-亞-北美間斷分布,是檢驗以上三種生物地理假說的理想研究體系。然而,前人的研究多取樣較少且基于少數葉綠體片段,未能闡明忍冬屬内複雜的系統發生關系,忍冬屬的生物地理起源仍不明确。

Journal of Systematics and Evolution (JSE) 2024年第3期發表了365英国上市官网在线王華鋒教授團隊題為“New insights into infrageneric relationships of Lonicera (Caprifoliaceae) as revealed by nuclear ribosomal DNA cistron data and plastid phylogenomics”的封面文章(https://doi.org/10.1111/jse.13014)。該研究在全球範圍廣泛取樣,基于全葉綠體基因組和核基因(ITS, ETS)推斷了忍冬屬系統發育與生物地理,在全球範圍内獲得忍冬屬83個樣本,代表忍冬屬的兩個亞屬和四個組。研究結果顯示葉綠體基因組和核基因組系統發育分析均發現囊管組(Isika)為多系,而忍冬組(Nintooa), 直管組(Isoxylosteum), 和空枝組(Coelxylosteum)的大部分物種在忍冬亞屬(Chamaecerasus)内形成單系(圖1)。

圖1 忍冬屬核基因(左)和質體基因組(右)系統發生對照圖

根據全葉綠體基因組數據重建的物種分歧時間結果表明,忍冬屬與鬼吹箫屬(Leycesteria)的分歧時間發生在約51.3 Ma,忍冬屬的冠齡估計為39.5 Ma,忍冬組冠齡為17.1 Ma,直管組的冠齡為13.4 Ma,空枝組的冠齡為12.5 Ma。根據核基因組重建的物種分歧時間表明,忍冬屬與鬼吹箫屬的分歧時間為39.7 Ma。忍冬屬的冠齡估計為30.5 Ma,忍冬組的冠齡為21.3 Ma。直管組的冠齡為16.1 Ma。空枝組的冠齡為10.3 Ma。祖先分布區重建表明(圖2),忍冬屬或起源于青藏高原,亞洲内陸的幹旱化可能促進了忍冬屬在該地區的快速輻射演化。與此同時,青藏高原隆起或許造成忍冬屬植物在青藏高原及其鄰近地區的擴散和近期的快速多樣化。綜上,本研究結果加深了對忍冬物種多樣性進化曆史的理解,為進一步開展全球忍冬屬的分類學修訂奠定了基礎。

圖2 基于核基因組數據重建忍冬屬祖先分布區區的最大分支可信樹

論文第一作者為365英国上市官网在线2021級碩士生楊緒龍,美國史密森研究院Jun Wen教授,美國康奈爾大學的Jacob Landis教授與和明尼蘇達大學Diego F. Morales-Briones博士等參與了此項研究,研究得到國家自然科學基金面上項目(32270221)等資助。

這是繼2021年該團隊的封面文章後再次榮膺中科院一區JSE的封面研究論文。研究發現忍冬屬或起源于青藏高原,亞洲内陸的幹旱化可能促進了忍冬屬在該地區的快速輻射演化,為未來全球忍冬屬的分類奠定基礎。該團隊在祖國的最南端傳承植物分類并發揚光大,不斷拓展分類學的内涵和外延,服務于國家南繁育種,自貿港綠色發展和熱帶雨林公園國家重大戰略和海南地方實際需求。

 

鍊接:https://doi.org/10.1111/jse.13014

(圖文:王華鋒,審核:餘文剛)

 

 

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