华南植物园对实蕨属植物系统发育和生物地理学研究取得进展
2023/10/10      点击次数:15455    阅读原文

实蕨属是一个泛热带属,主要分布于亚洲和大洋洲岛屿,具有匍匐或短直立的根茎,其叶片顶部常具芽胞,可着地生根行无性繁殖,并具有二形叶片,喜生于山谷水沟旁、密林下阴湿处或攀附于岩石或树干基部,是林下植被的重要组成部分。本属曾被归入实蕨科Bolbitidaceae、舌蕨科Elaphoglossaceae、藤蕨科Lomariopsidaceae中,目前被广泛接受为鳞毛蕨科Dryopteridaceae舌蕨亚科Elaphogloidae的一员。以前,基于形态学和分子生物学研究证实,当Mickelia被排除在外时,Bolbitis是单系,并确定Bolbitis有三个主要分支。然而,早期的研究是基于相对较少的样本,大多数亚洲物种没有包含在内。

 

中国科学院华南植物园植物科学研究中心王发国研究员等科研人员,以鳞毛蕨科实蕨属作为主要研究对象,共选取68种(代表了实蕨属85%的物种)169个样本的叶绿体片段(rbcL, rps4 & the rps4-trnS intergenic spacer, the trnL intron & the trnL-F intergenic spacer),采用贝叶斯法、最大似然法以及简约法构建全球实蕨属系统发育框架。结果显示,实蕨属分为四大支:马达加斯加分支、非洲分支、美洲分支及亚洲分支,亚洲为该属的多样性中心(图1)。

 

结合化石数据和地理分布数据,采用BEAST和RASP进行分歧时间估计及祖先分布区重建,显示实蕨属最早起源于非洲,并向亚洲扩散分布,并在近期(6.59–20.49 Ma)从亚洲经非洲向美洲扩散,形成了当下的泛热带间断分布的格局(图2)。进一步地,以亚洲实蕨属作为主要研究对象,分析其属内多样性形成的可能原因。亚洲实蕨属可分为6个高支持率的Subclade,分别是Heteroclitae subclade,Egenolfianae subclade,Sinuatae subclade,Quoyanae subclade,Bolbitianae subclade,Hekouenses subclade。这些Subclade内部的谱系/物种关系总体上得到了很好的解析,除了Heteroclitae subclade和Quoyanae subclade。其中,已有文献记载的两个杂交种分别来自于Heteroclitae subclade和Quoyanae subclade,结合实蕨属内的形态变异,我们推测自然杂交促进了东亚实蕨属内的多样化形成。


  相关研究结果已近期发表在Molecular Phylogenetics and Evolution 。该研究工作由中国科学院华南植物园、中国科学院昆明植物研究所、深圳市兰科植物保护研究中心、密苏里植物园等单位科研人员协作完成,并得到国家自然科学基金的资助。


  论文链接:http://dx.doi.org/10.1016/j.ympev.2022.107633




图1. 基于三个叶绿体片段(rbcL, rps4 & rps4-trnS, trnL & trnL-F)构建的实蕨属及其近缘类群的系统发育树。 

图1(续). 基于三个叶绿体片段(rbcL, rps4 & rps4-trnS, trnL & trnL-F)构建的实蕨属及其近缘类群的系统发育树。

图2. 实蕨属及其近缘类群的祖先分布区重建。每个节点的饼图展示了不同祖先分布概率。


2023/10/13 13:47:59