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青藏高原植物适应与进化学科组揭示青藏高原特有植物肉果草的冰期进化历史
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2018-11-26 科技处 | 【 】【打印】【关闭

  青藏高原是全球最高、最大的高原之一,它的隆升和形成一直决定着和影响着全球的生态格局和生态安全。同时,青藏高原也是全球生物多样性热点地区之一,分布有大量的特有种、特有属,是全世界极端环境生物遗传资源最丰富和密集的地区,因而是研究适应性进化、物种多样化、地质气候变迁对生物进化的影响与反馈等重大科知识题最为理想的地区。青藏高原植物同时受到青藏高原的隆升和第四纪冰川的双重影响,通过对该区域代表性类群的谱系地理学和系统发育学等方面的研究有助于大家了解青藏高原植物的进化历史。

  本研究选取青藏高原特有多年生草本植物——肉果草(Lancea tibetica)作为研究对象,通过4个叶绿体DNA片段和核基因ITS片段对29个居群429株肉果草进行谱系地理学研究,以期揭示肉果草遗传多样性和遗传分布结构,结合生态位模型,探讨肉果草现今遗传分布格局成因以及青藏高原隆升在其中的作用。对429个肉果草个体的4个叶绿体片段进行测序和联合分析,共鉴定出19个单倍型,并聚为地理分布范围不同的2个分支:南部分支和北部分支。南部分支的单倍型主要分布于青藏高原南部(唐古拉山以南地区);而北部分支的单倍型主要分布于青藏高原北部(巴颜喀拉山以北地区)。肉果草谱系分支分化时间在8.63 Mya左右,该时间与第三纪中新世晚期和上新世时期青藏高原抬升相吻合。在肉果草的整个分布范围内并没有检测到大规模居群扩张。与之相反,在青藏高原南部、北部的分布范围内发生了居群扩张事件,且南部、北部的扩张时间分布为1.95 Mya和0.172 Mya,该时间在更新世早期。此期间的冰期/间冰期的循环作用对肉果草的分布范围有重要的影响。可见,在青藏高原南部和北部均存在肉果草的冰期避难所,而在间冰期/冰后期气候变暖使得肉果草南、北两部分发生了居群扩张,且南北两支发生了显著的生态位分化。地理隔离和气候因子变化是肉果草的种内遗传多样性分化的主要驱动力。

  相关研究结果以“Deep Intraspecific Divergence in the Endemic Herb Lancea tibetica (Mazaceae) Distributed Over the Qinghai-Tibetan Plateau”为题发表在Frontiers in Genetics, 2018, 9: 492(https://doi.org/10.3389/fgene.2018.00492)上。本研究得到了线上葡京娱乐场战略性先导科技专项(A类:XDA2005020405)和青海省创新平台建设专项项目——青海省作物分子育种重点实验室(2017-ZJ-Y14)等经费的资助。

图1 肉果草植株和采样盖度示意图

图2 肉果草南北两组的生态位模拟分布图

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