科学视点

昆明植物所等在杜鹃花属植物多样性维持机制研究方面获进展

  阐明同域分布的物种多样性维持与空间分布格局的影响因素是生态学和进化生物学研究中的核心内容之一。达尔文曾在书中描述近缘物种的两面性:一方面,近缘物种因其生物学和地理起源的相似性可以促进它们在相同栖息地中共存;另一方面,由于它们在形态和生态上的相似性,物种间在生态、遗传和生殖上又会相互干扰。如何解释这些近缘物种之间的共存?它与物种演化历史、生态位和环境因子等因素之间紧密相关。作为全球生物多样性热点区域之一,横断山地区是很多种子植物的分布和分化中心,存在着大量的快速辐射类群,如杜鹃属和报春花属等,然而这些类群沿海拔梯度共存分布的相关进化和生态过程尚不清楚。
  近日,中国科学院昆明植物研究所研究员高连明团队与美国哥伦布州立大学教授Kevin S. Burgess等合作,以玉龙雪山沿海拔梯度分布的15种杜鹃属物种为研究对象,结合物种演化历史,通过比较杜鹃花属近缘物种间形态和化学计量等多维度功能性状的差异,探讨性状重叠和海拔分布范围重叠对杜鹃花属物种共存的影响因素(图1)。研究发现不同亚属内物种对之间的性状重叠与海拔范围重叠关系的模式不同:常绿杜鹃亚属物种对形态相似,但海拔分布范围重叠较低;杜鹃亚属物种对海拔分布范围重叠较高,物种间的性状分化较大,但在高海拔极端生境中,由于环境过滤或生态分选的作用,一些物种对之间共享更多功能性状空间。系统发育是大多数功能性状的有效预测因子,近缘物种间表现出较高的性状相似性。研究结果暗示在精细的生态尺度下,性状的趋同、趋异选择和系统发育关系在决定近缘物种沿海拔梯度共存模式中起关键作用,该研究为生物多样性热点区域近缘物种间的多样性维持提供了科学依据。

  研究成果以Joint effect of phylogenetic relatedness and trait selection on the elevational distribution ofRhododendron species为题在线发表于Journal of Systematics and Evolution。昆明植物所博士研究生邹佳运为论文第一作者,高连明为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项(B类)和云南省科技人才培养计划的资助

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图1 性状重叠(TO)与系统发育距离(PD)、海拔范围重叠(ERO)之间关系的可能情况。

图2 玉龙雪山15种杜鹃物种系统发育关系 (A),染色体倍性、叶片形态 (B),及沿海拔梯度分布格局 (C)。


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