《植物无融合生殖在喜马拉雅高山植物区系中很少见》

  • 来源专题:外来生物入侵
  • 编译者: 刘小燕
  • 发布时间:2019-11-01
  • 配子体无融合生殖是种子无性繁殖的一种方式。在生长期短、温度低、传粉媒介活动低或天气不稳定可能会阻碍有性生殖的高海拔或高纬度环境下,这样是十分有利的。但是,这一假设在很大程度上尚未得到检验。本文使用流式细胞术种子筛查评估了喜马拉雅西北地区世界上最宽阔的高山带(2800–6150)m)中属于45个科的257个物种的繁殖方式。我们只发现了12种无融合生殖物种,包括禾本科(Festuca、Poa和Stipa)、蔷薇科(Potentilla)和毛茛科(Halerpestes和Ranunculus)的几个成员,它们是高无融合体频率的典型家族。但是,新发现了几种无融合生殖物种,包括比伯斯坦菊科(Biebersteinia odora)是第一个已知的无融合生殖物种,以及Halerpestes(Halerpestes lancifolia)是针茅(Stipa splendens)的第一个无融合生殖。即使在这些极端的喜马拉雅高山栖息地中,顶峰生物也不愿意选择更高的海拔。额外的基于性状的分析表明,无融合生殖与有性生殖不同,包括更多的根茎类动物和前额叶、更高的土壤水分需求、共有优势物种的综合症、具有广泛的地理和海拔范围,是后期成功栖息地的典型特征。无融合生殖与非无融合生殖的不同之处在于其无性繁殖的能力更高,并且更倾向于潮湿、多产的环境。

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  • 《基因研究助力植物区系分区》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-06-25
    • 近日,中国科学院昆明植物研究所青藏高原—喜马拉雅植物多样性形成与演变大团队孙航研究组提出了“谱系地理区划”新概念,将谱系地理的研究结果与植物区系划分相结合,改变传统通过宏观认知植物区系划分,帮助人们更为精准地认识大自然。该研究成果已在线发表于国际期刊《遗传学前沿》。 植物区系划分 地球上现有的植物分布格局是历经不同起源与长期演变过程的结果。植物与古植物学家们一直不曾忽略植物起源和迁移过程等演化历史的证据。为了更加全面系统地了解植物分布规律,植物学家们将特定地区全部物种按科、属、种进行统计,然后按地理分布、起源地、迁移路线、历史成分和生态成分划分,这种划分被称之为“区系区划”。 “植物区系的形成是植物界在一定自然历史环境中发展演化和时空分布的综合反映。”中国科学院昆明植物研究所研究员孙航在接受《中国科学报》记者采访时解释说。因为某个特定区域的植物区系,不仅反映了这一区域中植物与环境的因果关系,而且反映了植物区系在地质历史时期中的演化脉络。“植物区系分区的目的在于把各个地域的不同区系,综合其形成的历史和地理的诸多因素,划分为不同的区域,从而为植物资源的开发、物种的引种、植物多样性的保护以及农、林、牧的远景规划提供科学依据。” 传统植物区系的划分主要是以植物分类单位的分布为主要依据,重点考虑各种等级的植物分类学单位,即科、属、种的分布状况及其在某一区域内的特有性程度。但是传统方法的局限性,很难客观地反映较小地理单元的区系区划合理性。 而今,伴随着分子生物学乃至基因组等学科的发展及相关技术的发展,孙航带领团队提出了“谱系地理区划”和“谱系地理小区”的新概念。“我们提出的谱系地理区划是在居群水平上,整合分子生物学和谱系地理学研究方法,基于遗传谱系结构,尤其是基因单倍型多样性分布格局以及地质历史和环境等多重证据进行区系分区。”另外,孙航表示,“谱系地理区划是传统的生物区系区划的深入和补充。” 突破口是康滇假合头菊 孙航的谱系地理区划构想,需要通过实际植物分布特点来验证。“而已有研究表明高山植物是研究山地植物区系划分的重要材料,而区域特有类群也利于研究材料的采集和分析,恰好,康滇合头菊符合这些特性,这类植物是分布于我国喜马拉雅—横断山区高山冰缘带的特有草本植物。”孙航说。 康滇合头菊所属的假合头菊属早在2011年就由孙航研究团队的张建文博士确立为喜马拉雅—横断山区特有属。假合头菊属康滇合头菊是分布于我国喜马拉雅—横断山区的类群,其主要分布于高海拔流石坡、碎石地、沙地。一直以来,康滇合头菊与狭义合头菊属因为形态相似而被归为一类,但是,通过已有的细胞学、分子系统发育和形态学资料,尤其是瘦果形态的特征分析,研究人员发现两者有着明显的区别:康滇合头菊仍然属于形态并不相似的莴苣亚族,而狭义合头菊属却属于还阳参亚族。 鉴于这一研究成果,孙航带领团队开始了进一步对植物的精细划分。“我们几乎每年都有两三个月在青藏地区采样。”青藏高原—喜马拉雅植物多样性形成与演变大团队孙航研究组邓涛博士告诉记者。 邓涛与张建文是同组成员,他们经常工作的地点是在海拔3500米到4500米之间开阔地带。“因为康滇合头菊的根茎比较特殊,一般生长在比较裸露的地区。”张建文介绍说。有时遇到因为修路而变开阔的地区,他们寻找康滇合头菊的工作也会相对容易;但如果没有道路,寻找的过程也会变得异常艰难。 经过近十年的研究,研究组发现,传统的以金沙江、怒江、澜沧江三江峡谷亚地区作为一个天然的生物地理屏障的亚地区划分方式并不合适,因为康滇合头菊在北纬29度线南北形成了独立的两大谱系分支,分别拥有各自的特有单倍型,因此北纬29度线作为南、北横断山脉亚地区的分界线更为合理。 “新概念的提出在整合多学科证据验证后,才能保证结论的科学性和可靠性。”孙航表示。以往的植物区系分区是植物特有性为重要依据来划分的,但该指标在很多情况下,难以在植物区系的次级单位作准确的划分,“现在,我们的研究促进了植物区系区划的定量化和精细化,为深入探讨植物多样性的起源、形成机制以及我国植物多样性精准保护和规划制定提供重要的参考依据。”孙航说。 作为喜马拉雅—横断山区高山冰缘带的特有的草本植物,康滇假合头菊可以作为反映这一区域内不同物种的地质历史和环境演变过程的代表。不过,康滇假合头菊仅是“谱系地理区划”的开始。“因为一个物种只能客观反映出部分区域或区域内部分小区,只有更多的物种证据才能完成一个区域相对科学和完整的区系区划。”孙航表示。 接下来,研究团队将继续整合多类群,运用谱系地理区划方法,基于谱系地理小区概念进行中国的区系区划的深入研究。“这对全面了解我国植物区系及植物多样性精准保护和规划制定十分必要。”孙航说。
  • 《昆明植物所植物区系进化历史研究获新进展》

    • 来源专题:生物科技领域知识集成服务
    • 编译者:陈方
    • 发布时间:2020-04-08
    • 在栖息地丧失速度加快和全球气候变化情况下如何最大限度地保护生物多样性对于生物资源开发、环境保护等方面起着至关重要的作用。系统发育多样性由于其一定的优势(如与传统分类学相比能够识别进化历史对当代物种组合模式的某些影响等),成为生物多样性保护中的一个重要方面。近年来,植物系统学的发展及区域性生命之树的构建,为从进化历史的角度开展植物区系研究提供了良好的契机。 2019年8月27日,中国科学院昆明植物所在Journal of Systematics and Evolution发文,以中国植物多样性最为丰富的地区云南为例,结合该地区野生被子植物的地理分布及其系统发育关系,探讨了分类群丰富度、系统发育多样性及系统发育多样性残差的空间分布格局,并在此基础上,融合历史生物地理学信息,揭示了云南被子植物区系的形成原因。结果表明:在属种水平上,云南被子植物区系的系统发育多样性与分类群丰富度相关性较高,其中,滇西北与滇南地区的植物区系具有较高的分类群丰富度与系统发育多样性;相对于分类群丰富度来说,滇西北植物区系的系统发育多样性比期望值低,且具有丰富的温带植物谱系,表明该区域植物区系的形成以就地演化(in situ diversification)为主;滇南植物区系的系统发育多样性比期望值高,并具有丰富的热带植物谱系,表明该地区植物区系的形成以迁移扩散为主。研究进一步提出为有效保护生物的多样性,不同进化过程的植物区系应采取不同的保护策略的观点。