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科研进展

李德铢研究组和王红研究组在喜马拉雅-横断山区“空中岛屿”状分布的植物类群研究中取得重要进展

文章来源:中国西南野生生物种质资源库、东亚生物多样性和生物地理学重点实验室  |  发布时间:2017-02-24  |  作者:张明英、陆露  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  空中岛屿(sky island用以表示生物的高海拔生境被不同山脉分割或隔离而呈现孤岛状,在该区域具有较高的生物多样性,富含特有种、高海拔迁移种和孑遗种,以及辐射演化类群。其地质历史、气候演变和生物拓殖方式较为复杂,为探索气候、地理如何影响物种分布格局和遗传多样化提供了重要的场所,同时,其物种的时空演化格局也为高山峡谷地貌与环境演化提供重要的生物学证据。 

  杜鹃花科白珠树属小叶类群(Gaultheria L. ser. Trichophyllae)生长在海拔2600米至4200米高山草甸或灌丛中,仅局限分布在喜马拉雅-横断山脉群的深切河谷地貌地区,呈现出非常典型的“空中岛屿”状分布格局,是开展不同走势山脉、不同地史背景的空中岛屿物种遗传分化机制比较研究的理想材料。过去的研究表明,该类群是受青藏高原快速隆升影响而发生辐射演化的单系类群之一,但是基于多基因片段或通过简单增加基因片段的系统发育分析无法明晰其种间亲缘关系,同时该类群遗传分化和物种维持机制也亟待深入研究。 

  中国科学院昆明植物研究所李德铢研究组和王红研究组与美国德克萨斯州植物研究所Peter W. Fritsch教授长期以来合作开展该类群研究,取得了系列研究成果。近期,研究组的张明英博士和陆露副研究员,利用二代测序技术,对小叶类群全部19个种的28个样品开展了叶绿体基因组测序。通过叶绿体基因组全序列、编码区序列、非编码区序列、大单拷贝区序列、反向重复序列等5套数据,以及多种方法解析了该类群的系统发育关系。结果表明:1)基于叶绿体基因组全序列、非编码区序列、大单拷贝区序列构建的系统发育树充分明晰了小叶类群的种间关系,物种演化关系均得到较高支持率;2)基于该系统发育框架重塑了小叶类群10个关键性状的演化式样,为进一步开展物种划分和分类学修订奠定了重要基础;同时,基于性状变化频次探讨了该类群习性的演化趋势;3)筛选出rpl36_infAtrnF(GAA)_ndhJ8个分子序列变异热点区域,每个区域均富含>5%的变异位点,为该类群种下水平研究,或喜马拉雅-横断山区其它辐射进化类群研究提供了重要的分子标记参考依据。 

  该研究得到了国家自然科学基金(41671052, 31100163),国家重点基础研究发展计划(973计划,2014CB954100,中国科学院重点部署项目(KSZD-EW-Z-011-01)等项目资助,研究结果以“Plastid phylogenomics and adaptive evolution of Gaultheria series Trichophyllae (Ericaceae), a clade from sky islands of the Himalaya-Hengduan Mountains 为题,在线发表在国际分子系统和进化生物学主流期刊Molecular Phylogenetics and Evolution上。 

  文章链接 

 

  杜鹃花科白珠树属小叶类群形态多样性

 

  杜鹃花科白珠树属小叶类群叶绿体基因组各分子片段变异位点百分比

 

  基于叶绿体基因组的杜鹃花科白珠树属小叶类群系统发育树


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