《植物所等揭示全球气候变化下葡萄科植物生存策略的转变机制》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2024-10-28
  •     在全球气候变化背景下,研究生物多样性的形成与变化动态至关重要。面对变化的环境,植物或迁移至新分布区以维持原有生态位,或原地演化出新性状来适应新环境,或兼顾两种策略。传统的生态位保守性假说认为,物种更倾向于保留祖先生态位,即“迁移”可能比“演化”更容易。有研究认为,“演化”策略在植物响应环境变化过程中同样重要,两种策略可能在多种内外部因素的复杂作用下相互转变。然而,在漫长的地质历史时期,这两种策略的动态转变如何发生及其背后的机制尚不清楚。葡萄科植物现有18属近1,000个物种,主要分布于全球热带和亚热带地区,在形态和生境上均呈现出高度多样性,是研究植物多样化与生存策略转变机制的理想类群。中国科学院植物研究所联合美国史密森研究院国家自然历史博物馆,基于世界范围内的广泛采样,构建了目前取样最全的葡萄科系统发生树。这一葡萄科系统发生树共495种,物种覆盖率达到52%。该研究通过多样化分析,重建物种分布区、生境和性状,结合化石、古地质及古气候的证据,揭示了葡萄科植物在不同地质历史时期的多样化进程和生存策略转变机制。研究显示,现存葡萄科物种的最近共同祖先可追溯至白垩纪晚期,此后由亚洲逐步扩散至全球。渐新世后,崖爬藤属、葡萄瓮属、葡萄属和酸蔹藤属的多样化速率上升,这与上述类群生境变化和适应性状出现的时间相符。研究通过分析各地史时期的扩散事件、生境转变和关键性状演变发现,始新世时期葡萄科物种更多通过“迁移”策略应对气候变化;渐新世采用“迁移”策略的类群下降;中新世后大量新生境的出现促使“演化”策略成为主导。这表明植物在演化过程中并不总是遵循生态位保守原则。因此,研究应谨慎使用相关理论和假设。

        该研究将类群关键性状演化、生物地理扩散与环境变化相结合,剖析了葡萄科植物生存策略的转变模式和机制。这对提升关于生物多样性形成与变化动态的认知,预测植物如何响应未来环境变化具有科学价值。

  • 原文来源:https://www.cas.cn/../../syky/202407/t20240716_5025555.shtml
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  • 《研究揭示植物繁殖策略的大尺度格局和驱动机制》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2023-04-09
    • 生物界主要有两种繁殖方式:有性繁殖和无性繁殖。在植物界,有性繁殖通常指种子繁殖,而无性繁殖最常见的形式是营养繁殖或克隆生长。科学家们对两种繁殖方式的优劣势、进化意义及环境因素的影响开展了大量研究,我们仍然对两种繁殖方式的生态地理格局知之甚少。例如,繁殖方式随温度梯度如何变化?学界通常认为有性繁殖过程包括传粉、结实、种子萌发等比无性繁殖需要更高的温度,低温有利于克隆繁殖,但近期的研究结果对此存在争议。   哪些物种更可能进行克隆繁殖?哪些环境条件有利于克隆繁殖?是植物性状还是环境变量更能解释植物的克隆性?为了回答这些科学问题,中国科学院武汉植物园宏观生态学学科组联合中国科学院东北地理与农业生态研究所和澳大利亚新南威尔士大学的研究人员以澳大利亚4,116个物种的914,456个分布数据为基础,量化了克隆植物的概率与4个植物特征和16个环境变量之间的二元关系。   研究结果表明,克隆植物的概率与植物特征的关系更强烈,与环境变量的关系相对较弱。矮小植物、草本、单子叶植物更可能进行克隆繁殖,并且克隆植物在低温、低太阳辐射、高水分供应、高净初级生产力和高土壤有机碳和氮含量的环境中更常见。高大植物、木本、双子叶植物通常只能有性繁殖,并且非克隆植物在干燥和土壤贫瘠的环境中更常见。这一重要发现将推进人们对植物繁殖策略大尺度格局及两种繁殖方式进化意义的理解。表明克隆繁殖是植物在资源丰富的环境下进行种群扩张的策略,而不是在环境胁迫条件下替代有性繁殖的保障策略。   研究成果以“Factors that shape large-scale gradients in clonality”为题,发表于生态和地理学经典期刊Journal of Biogeography,中国科学院东北地理与农业生态研究所张红香研究员为论文的第一作者,中国科学院武汉植物园陈思翀研究员为论文的通讯作者,澳大利亚新南威尔士大学的Stephen P. Bonser教授、荣誉学生Timothy Hitchcock和Angela T. Moles教授为论文的共同作者。
  • 《研究揭示植物繁殖策略的大尺度格局和驱动机制》

    • 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:2023-04-06
    •   生物界主要有两种繁殖方式:有性繁殖和无性繁殖。在植物界,有性繁殖通常指种子繁殖,而无性繁殖最常见的形式是营养繁殖或克隆生长。科学家们对两种繁殖方式的优劣势、进化意义及环境因素的影响开展了大量研究,我们仍然对两种繁殖方式的生态地理格局知之甚少。例如,繁殖方式随温度梯度如何变化?学界通常认为有性繁殖过程包括传粉、结实、种子萌发等比无性繁殖需要更高的温度,低温有利于克隆繁殖,但近期的研究结果对此存在争议。   哪些物种更可能进行克隆繁殖?哪些环境条件有利于克隆繁殖?是植物性状还是环境变量更能解释植物的克隆性?为了回答这些科学问题,中国科学院武汉植物园宏观生态学学科组联合中国科学院东北地理与农业生态研究所和澳大利亚新南威尔士大学的研究人员以澳大利亚4,116个物种的914,456个分布数据为基础,量化了克隆植物的概率与4个植物特征和16个环境变量之间的二元关系。   研究结果表明,克隆植物的概率与植物特征的关系更强烈,与环境变量的关系相对较弱。矮小植物、草本、单子叶植物更可能进行克隆繁殖,并且克隆植物在低温、低太阳辐射、高水分供应、高净初级生产力和高土壤有机碳和氮含量的环境中更常见。高大植物、木本、双子叶植物通常只能有性繁殖,并且非克隆植物在干燥和土壤贫瘠的环境中更常见。这一重要发现将推进人们对植物繁殖策略大尺度格局及两种繁殖方式进化意义的理解。表明克隆繁殖是植物在资源丰富的环境下进行种群扩张的策略,而不是在环境胁迫条件下替代有性繁殖的保障策略。   研究成果以“Factors that shape large-scale gradients in clonality”为题,发表于生态和地理学经典期刊Journal of Biogeography,中国科学院东北地理与农业生态研究所张红香研究员为论文的第一作者,中国科学院武汉植物园陈思翀研究员为论文的通讯作者,澳大利亚新南威尔士大学的Stephen P. Bonser教授、荣誉学生Timothy Hitchcock和Angela T. Moles教授为论文的共同作者。