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武漢植物園在東非高山特有千里木屬植物系統發育及生物地理學研究中取得新進展

  千里木屬(Dendrosenecio)隸屬菊科(Asteraceae),包括 11個物種和 5個亞種,特有分布于東非高山地區,為世界最著名的高山植物類群之一,也是研究高山植物輻射分化及適應性進化的理想材料。長期 以來,雖然學者們一直高度關注這一類群,但由于缺乏有效的分子標記來揭示其屬內系統發育關系,該類群的分類處理以及其輻射進化模式未能很好解決。 

  中國科學院武漢植物園及中國科學院中-非聯合研究中心科研人員對東非高山區千里木屬植物進行了多次野外考察和取樣,獲得了該屬所有物種及亞種的材料。研究人員對千里木屬 46 個植物個體的葉綠體全基因組進行了測序、組裝及分析,發現不同物種其葉綠體全基因組在結構、 基因組成、重復序列及密碼子偏好性等都具有高度的相似性;利用葉綠體全基因組序列重建該屬植物的系統發育關系,發現千里木屬植物可以分為兩個具有較高支持度的分支,其中一分支包括所有分布在坦桑尼亞境內的類群,而另一分支則包括來自肯尼亞和烏干達的類群;利用該系統發育關系并結合化石信息以及采用歷史氣候模擬分析等,估算了該屬植物的起源與分化時間,并推斷了其當前生物地理模式形成的歷史原因,認為千里木屬很可能在 2.3個百萬年前起源于坦桑尼亞北部的乞力馬扎羅山,隨后擴散到肯尼亞高山進行快速分化,并后續進入烏干達境內。更新世的氣候振蕩、多次的長距離擴散及地理隔離事件,并伴隨著不同區域(地理及海拔)的物種形成等很可能是促使千里木屬植物輻射分化及物種形成的主要驅動力。該研究不僅提供了千里木屬植物穩定且支持度 較高的系統發育關系,同時揭示了該屬植物的輻射進化歷史,豐富了我們對東非高山植物的物種分化與形成及其現代地理分布格局歷史成因的認識。   

  研究成果以“Plastid phylogenomics and insights into the inter-mountain dispersal of the Eastern African giant senecios (Dendrosenecio, Asteraceae) ”為題,在系統與進化生物學研究領域專業期刊《Molecular Phylogenetics and Evolution》上發表,肯尼亞籍博士畢業生Andrew W. Gichira及武漢植物園陳凌云副研究員為論文并列第一作者,中國科學院中-非聯合研究中心王青鋒研究員及武漢植物園陳進明研究員為共同通訊作者,武漢植物園李治中博士及胡光萬研究員等研究人員參與了此項研究。本項工作得到了中國科學院中-非聯合研究中心、國家自然科學基金及中國科學院國際合作計劃項目等的資助。 

  論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.ympev.2021.107271


圖1:千里木屬6個代表物種的植株特征。(a) Dendrosenecio battiscombei, (b) D. keniensis, (c) D. keniodendron, (d) D. kilimanjari, (e) D. johnstonii, (f) D. adnivalis 

2千里木屬植物系統發育關系、分化時間及擴散路徑

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