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昆明植物所在杜鵑花屬植物多樣性維持機制研究方面取得新進展

  闡明同域分布的物種多樣性維持與空間分布格局的影響因素是生態學和進化生物學研究中的核心內容之一。Darwin (1859) 在書中描述了近緣物種的兩面性:一方面,近緣物種因其生物學和地理起源的相似性可以促進它們在相同棲息地中共存;另一方面,由于它們在形態和生態上的相似性,物種間在生態、遺傳和生殖上又會相互干擾。如何解釋這些近緣物種之間的共存?它與物種演化歷史、生態位和環境因子等因素之間緊密相關。作為全球生物多樣性熱點區域之一,橫斷山地區是很多種子植物的分布和分化中心,存在著大量的快速輻射類群,如杜鵑屬和報春花屬等,然而這些類群沿海拔梯度共存分布的相關進化和生態過程尚不清楚。  

  近日,中國科學院昆明植物研究所植物多樣性演化和生態適應團隊的高連明研究組,通過與美國哥倫布州立大學Kevin S. Burgess教授等合作,以玉龍雪山沿海拔梯度分布的15種杜鵑屬物種為研究對象,結合物種演化歷史,通過比較杜鵑花屬近緣物種間形態和化學計量等多維度功能性狀的差異,探討性狀重疊和海拔分布范圍重疊對杜鵑花屬物種共存的影響因素(圖1)。研究發現不同亞屬內物種對之間的性狀重疊與海拔范圍重疊關系的模式不同:常綠杜鵑亞屬物種對形態相似,但海拔分布范圍重疊較低;杜鵑亞屬物種對海拔分布范圍重疊較高,物種間的性狀分化較大,但在高海拔極端生境中,由于環境過濾或生態分選的作用,一些物種對之間共享更多功能性狀空間。系統發育是大多數功能性狀的有效預測因子,近緣物種間表現出較高的性狀相似性。研究結果暗示在精細的生態尺度下,性狀的趨同、趨異選擇和系統發育關系在決定近緣物種沿海拔梯度共存模式中起關鍵作用,該研究為生物多樣性熱點區域近緣物種間的多樣性維持提供了重要科學依據。研究成果以 “Joint effect of phylogenetic relatedness and trait selection on the elevational distribution of Rhododendron species” 為題在線發表于Journal of Systematics and Evolution。博士研究生鄒佳運為論文第一作者,高連明研究員為論文通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金(91631101, 31670213),中國科學院B類先導專項(XDB31000000)和云南省科技人才培養計劃(2017HA014)的資助,麗江森林生態系統定位研究站工作人員在野外工作過程中提供支持和幫助。  

  文章鏈接

 

圖1 性狀重疊(TO)與系統發育距離(PD)、海拔范圍重疊(ERO)之間關系的可能情況。   

   

圖2 玉龍雪山15種杜鵑物種系統發育關系 (A),染色體倍性、葉片形態 (B),及沿海拔梯度分布格局 (C)。

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