植物所科研人员揭示杂交和多倍化可能促进了物种分布区扩张
2023/10/13      点击次数:19623    阅读原文

  探究影响物种分布范围的进化机制对于理解生物多样性形成和动态至关重要。位于物种分布区边缘的种群能否在新环境中成功定殖是决定物种分布边界的重要因素。边缘种群适应性性状的快速积累有助于其适应新环境,促进物种分布区的扩张。杂交和多倍化事件作为推动创新性状出现的重要原因,在物种分布区扩张中可能扮演了重要角色,但这一假设还有待验证。 

  葡萄科乌蔹莓属(Causonis Raf.)中各分支物种的分布范围具有较大差异,“核心分支”的大多数物种比早期分化的物种具有更广的分布范围。此前研究根据系统关系核质冲突和广布种中频繁报道的多倍体等证据,推测乌蔹莓属可能经历了杂交和多倍化事件。因此,乌蔹莓属是探究杂交和多倍化事件如何影响物种分布范围的理想类群。 

  中国科学院植物研究所植物大数据与生物多样性保护研究团队基于世界范围的广泛取样,综合质体与核基因组数据,解决了乌蔹莓属的系统发生关系,重建了该属可靠的网状进化历史和生物地理框架,并据此探究了杂交和多倍化事件与物种分布范围之间的关系。 研究发现,乌蔹莓属核基因树之间存在广泛的拓扑结构冲突,这些冲突主要由基因流(占所有原因的45.7%)导致,“核心分支”内基因流尤其频繁,提示该分支内广泛的杂交事件。研究人员进一步基于多种分析方法发现,乌蔹莓属“核心分支”起源于异源多倍化事件,这一事件可能促进了抗逆相关基因的积累,有利于物种度过冰期等极端气候期,并拓展其分布范围。 

  研究还基于广布种C. japonica和狭域种C. ciliifera的分布和气候数据,利用物种分布模型预测了两个代表物种在气候变化背景下的不同命运:广布种C. japonica在未来将更具入侵性,而狭域种C. ciliifera则可能面临灭绝风险。这一结果提示,生物多样性保护策略的制定需要考虑目标物种特定的进化历史和遗传特性。 

  相关成果于10月9日发表于国际学术期刊BMC Biology。植物所硕士研究生虞近人为论文第一作者,鲁丽敏研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、王宽诚教育基金会等项目资助。 

  文章链接: 

  https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-023-01718-8    

  (进化实验室供稿)


广泛的基因流造成乌蔹莓属内系统发生关系冲突

乌蔹莓属“核心分支”的异源多倍化起源

气候变化下,广布种Causonis japonica和狭域种Causonis ciliifera可能的全球分布变化




2023/10/13 14:18:56