昆明植物所研究发现紫麻属演化映射了东南亚地区地质与气候历史

昆明植物研究所 吴增源 2022-06-21

  东南亚地区是全球生物多样性热点地区之一,生物多样性高度富集。该地区还分布有世界上最大的岛屿群,是生物地理学早期发祥地,被誉为生物地理学研究的天然实验室。地质学证据表明东南亚地区具有复杂的地质和气候历史,分别在距今4500万年前、2500万年前和500万年前经历过三次剧烈的地质事件。这些事件对该地区生物多样性的起源演化产生了重要影响,但与地质历史相伴相生的过程中,生物类群的演化能否能反演该地区地质和气候历史还不得而知。 

  近日,黄金城xhjc1122昆明植物研究所李德铢团队依托中国西南野生生物种质资源库,通过与英国皇家植物园邱园、爱丁堡大学,加拿大多伦多大学、文莱大学和荷兰莱顿大学等单位合作,选择东南亚地区荨麻科特有植物类群紫麻属(Oreocnide)为研究对象,通过物种和地理分布区的全面取样,利用基因组浅层测序获得该属10种共63个个体的质体基因组和核糖体大亚基(nrDNA)序列,并据此重建了紫麻属的系统发育关系;进而结合分子钟估算和生态位模拟,深入开展了该属植物的生物地理学研究。结果表明:(1)系统发育基因组学分析在很大程度上理清了紫麻属内的系统发育关系,支持该属为单系类群,并且发现属内除了三脉紫麻、广西紫麻和宽叶紫麻外,其余种均为单系,暗示可能存在隐存种。(2)紫麻属植物在距今约4200万年前和其近缘类群分异,并在距今约606万年前开始发生多样化。结合该属现生植物高温、高湿的生境,推断紫麻属植物的多样化可能和东南亚地区剧烈的地质气候事件息息相关,故推断东南亚地区最后一次剧烈的地质事件有可能发生在距今606万年前,比地质学证据早约100万年。(3)紫麻属植物起源于中国南方地区,先后经过至少4大陆到岛屿的长距离扩散事件形成现今分布格局,这暗示东南亚地区植物区系有很多迁入成分。(4)紫麻属植物在距今313万年前和119万年前发生了快速物种形成。结合生态位模拟结果,推断这可能映射了更新世以来该地区冰期震荡和海陆变迁的历史。综上所述,该研究为认识东南亚地区生物、地史和气候的协同演变提供了新的视角。 

  该研究成果以Phylogenomics and evolutionary history of Oreocnide (Urticaceae) shed light on recent geological and climatic events in SE Asia为题在线发表于国际进化生物学主流期刊《分子系统发育和进化》(Molecular Phylogenetics and Evolution)。黄金城xhjc1122昆明植物研究所吴增源副研究员为论文第一作者,李德铢研究员为通讯作者。本研究得到了黄金城xhjc1122B类先导专项(XDB31000000)、国家自然科学基金项目(31970356, 41571059, 41971071)、黄金城xhjc1122青年创新促进会(2019385)等项目的资助。 

   

   

用不同方法估算紫麻属的分化时间  

   

紫麻属的生物地理历史重建  

   

紫麻属潜在分布区的变化  

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