《昆明植物所在高山垫状植物生态系统功能研究方面取得创新性进展》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2025-08-20
  • 在青藏高原高山树线之上的草甸和流石滩(高山冰缘带)植被中,常能看到一团团紧贴地面的“绿色坐垫”——它们就是垫状植物。在高山冰缘带,垫状植物以半球状、小枝紧密簇生、贴地匍匐等创新性形态特征适应强风、低温、土壤贫瘠且不稳定等不利环境条件。这一特殊生活型不仅提升了垫状植物自身生存能力,还能改善土壤养分、水分、温度等微环境条件,为环境胁迫耐受力较低的物种提供“庇护所”,形成植物种间协作作用,并进一步影响冰缘带重要生态过程与功能。由垫状植物主导的植物种间协作作用在全球高山冰缘带生态系统群落结构、物种多样性(包括植物和节肢动物多样性)的形成与维持过程中发挥着重要作用。

    长期以来,关于垫状植物对群落结构与物种多样性影响的研究,多集中于探索和揭示垫状植物冠层范围内的影响。理论上,垫状植物对微环境的塑造作用在其冠层外部应具有一定的延伸性,并因此对冠层外植物微群落特征(包括物种组成及其多样性等)产生积极影响。但垫状植物对其冠层外微环境以及微群落的影响和意义,在以往的研究中被严重忽略。换言之,垫状植物对高山生态系统植物多样性形成与维持的积极意义,可能被以往研究严重低估。另一方面,研究广泛证实生物多样性与生态系统功能以及群落稳定性之间存在显著相关关系,即生物多样性对提升生态系统功能和群落稳定性具有重要意义。但截至目前,未有研究探索和揭示由不同垫状植物类群所提升和维持的植物多样性对高山冰缘带生态系统功能及群落稳定性的积极意义。因此,全球范围内对高山垫状植物生态系统功能的认识和理解仍然极不充分且不全面。

    近期,中国科学院昆明植物研究所“泛第三极植物多样性形成及创新驱动专题组”以横断山高山冰缘带内广泛分布的八种典型垫状植物(团状福禄草Arenaria polytrichoides、山生福禄草Arenaria oreophila、关节委陵菜Potentilla articulata等)为研究对象开展了创新性研究(图1),证实了垫状植物护理作用在其冠层外具有较强的空间延伸性,并因此对构建植物微群落、提升群落植物多样性,进而提升生态系统功能(地面生产力)和群落稳定性产生重要作用。通过该研究,作者首次建议在探索和揭示垫状植物生态系统功能的研究中,应当将由垫状植物在一定空间尺度上所构建的植物微群落作为整体进行考虑,而不仅仅考虑其冠层内部的植物微群落。


  • 原文来源:http://www.kib.cas.cn/xwzx/ttxw/202508/t20250820_7907473.html
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    • 来源专题:生物育种
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    • 快速辐射类群因其在年轻的生物多样性热点地区的进化、适应和环境变迁研究中的潜在价值而备受关注,同时也是解决生命之树问题的最大挑战之一。紫堇属Corydalis 是罂粟科中超高多样化的属(约530种),主要分布于北温带,以青藏高原-横断山区为主要辐射分化中心。长期以来,关于紫堇属的系统发育研究往往基于个别叶绿体基因片段和少数类群取样,未能很好解决本属内的组间系统发育关系,且所提出的亚属级和组级分类系统一直存在争议。此外,紫堇属多数物种具有重要的药用价值和观赏价值,对该属植物分类、分子系统学等研究为有效保护及合理开发利用属内优质种质资源提供科学依据。   近日,JIPB在线发表了中国科学院昆明植物所孙航研究团队题为An updated classification for the hyper-diverse genus Corydalis (Papaveraceae: Fumarioideae) based on phylogenomic and morphological evidence的研究论文。该研究对紫堇属首次进行全球广泛取样并测序,获得280个代表类群的叶绿体基因组序列和271个代表类群的低拷贝核基因数据集,涵盖紫堇属当前已定义的所有组和“系”。基于质体基因组和核基因两套数据,研究构建了紫堇属迄今最全面和最稳固的系统发育树,探讨了属下拓扑结构的核质不一致情况,阐明了属内的组间系统关系,结果表明过去界定的42个组和5个独立的“系”中,仅25个组和1个“系”为单系,且多为物种数较少的组。祖先性状重建分析表明生活型、是否具主根、是否具短囊状距和果实类型相关的性状较为稳定,可用于属下分类鉴定。基于组级水平的完整系统发育关系,结合形态学证据、地理分布和祖先特征的重建,研究人员提出了一个全新的紫堇属组级分类系统,包括4个亚属(1个新亚属被建立)、39 个组,并对各组异名进行了全面梳理。其中,16 个组的范围被重新界定,恢复了1个组,新建立了6个组。该研究是以扎实野外考察和标本查阅为基础,结合多组学数据以及形态-地理-性状等多维证据对紫堇属进行了全面地系统发育分析,重新认知了属内系统关系,极大提高了我们对该属性状进化的理解,为紫堇属深入的分类学、多样性进化以及资源利用和保护等研究奠定了坚实基础。   昆明植物所陈俊通博士、黄先寒博士和乌普萨拉大学Lidén教授为论文共同第一作者,邓涛研究员和孙航研究员为共同通讯作者,昆明植物所张良副研究员、博士生张信坚、硕士匡田辉以及康奈尔大学Landis博士和华中师范大学王东教授也参与了该项研究工作。研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究、中国科学院战略性先导科技专项A类和国家自然科学基金重点项目等支持。   孙航研究团队长期关注泛第三极植物多样性起源、演变和进化适应机制研究,以宏观生物学研究为基础,以植物类群的起源发生和分布格局形成为核心,以物种多样性演化和适应机制为切入点,多学科交叉,宏微观结合,探讨高山植物多样性在时间和空间上的进化过程和生存机制及其在全球植物多样性形成演变中的作用,也为探讨泛第三极环境演变提供生物学证据。如提出东亚植物区系形成新观点(Chen et al., 2018),同时聚焦紫堇属、风毛菊属、葱属等超高多样化类群开展了从系统发育(Yusupov et al., 2022等)、地理格局形成(Zhang et al., 2020, 2021等)到伪装色彩进化(Niu et al., 2021等)以及适应性进化基因组机理(Chen et al., 2019; Zhang et al., 2023等)全链条系统研究。
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    • 发布时间:2023-05-08
    •  快速辐射类群因在年轻的生物多样性热点地区的进化、适应和环境变迁研究中的潜在价值而备受关注,也是解决生命之树问题的最大挑战之一。紫堇属Corydalis是罂粟科中超高多样化的属(约530种),主要分布于北温带,以青藏高原-横断山区为主要辐射分化中心。长期以来,关于紫堇属的系统发育研究往往基于个别叶绿体基因片段和少数类群取样,未能很好解决本属内的组间系统发育关系,且所提出的亚属级和组级分类系统存在争议。此外,紫堇属多数物种具有重要的药用价值和观赏价值。关于该属植物分类、分子系统学等的研究,将为有效保护及合理开发利用属内优质种质资源提供科学依据。   近日,《植物学报(英文版)》在线发表了中国科学院昆明植物所孙航研究团队撰写的题为An updated classification for the hyper-diverse genus Corydalis (Papaveraceae: Fumarioideae) based on phylogenomic and morphological evidence的研究论文。该研究对紫堇属首次进行全球广泛取样并测序,获得280个代表类群的叶绿体基因组序列和271个代表类群的低拷贝核基因数据集,涵盖紫堇属当前已定义的所有组和“系”。基于质体基因组和核基因两套数据,该研究构建了紫堇属迄今最全面和最稳固的系统发育树,探讨了属下拓扑结构的核质不一致情况,阐明了属内的组间系统关系。结果表明,过去界定的42个组和5个独立的“系”中,仅25个组和1个“系”为单系,且多为物种数较少的组。祖先性状重建分析表明,生活型、是否具主根、是否具短囊状距和果实类型相关的性状较为稳定,可用于属下分类鉴定。基于组级水平的完整系统发育关系,结合形态学证据、地理分布和祖先特征的重建,研究人员提出了全新的紫堇属组级分类系统,包括4个亚属(1个新亚属被建立)和39个组,并全面梳理了各组异名。其中,16个组的范围被重新界定,恢复了1个组,新建立了6个组。该研究是以扎实野外考察和标本查阅为基础,结合多组学数据以及形态-地理-性状等多维证据对紫堇属进行全面地系统发育分析,重新认知了属内系统关系,提高了对于该属性状进化的认知,为紫堇属深入的分类学、多样性进化以及资源利用和保护等的研究奠定了坚实基础。   研究工作得到第二次青藏高原综合科学考察研究、中国科学院战略性先导科技专项(A类)和国家自然科学基金重点项目等的支持。瑞典乌普萨拉大学、美国康奈尔大学、华中师范大学的科研人员参与研究。   孙航团队致力于泛第三极植物多样性起源、演变和进化适应机制研究,以宏观生物学研究为基础,以植物类群的起源发生和分布格局形成为核心,以物种多样性演化和适应机制为切入点,多学科交叉,宏微观结合,探讨高山植物多样性在时间和空间上的进化过程和生存机制及其在全球植物多样性形成演变中的作用,并为探究泛第三极环境演变提供生物学证据,例如,提出东亚植物区系形成新观点,聚焦紫堇属、风毛菊属、葱属等超高多样化类群开展从系统发育、地理格局形成到伪装色彩进化以及适应性进化基因组机理全链条系统研究。