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武汉植物园在东非特有苦苣苔科植物Streptocarpus ionanthus复合体种的演化动态取得取得新进展

2020-12-18 | 来源:东非植物区系与分类学科组 杨家鑫| 【  

    Streptocarpus ionanthus隶属苦苣苔科海角苣苔属,具有重要的观赏价值,为坦桑尼亚和肯尼亚特有植物,分布于坦噶(Tanga)、莫洛哥罗(Morogoro)、基利菲(Kilifi)等地区。该种植物形态变化复杂,有学者将其分为9个亚种,但这一分类处理方式尚未得到充分的证据支持和广泛的认可,并且这些亚种之间的系统关系也不明晰,尚未解决的分类界定和系统关系严重影响了对这一植物的保育工作,但同时,其复杂的形态变化也为物种演化动态研究提供了理想的材料。

    Streptocarpus ionanthus复合体中已界定的9个亚种,其中1个分布于肯尼亚沿海,而另外8个分布于坦桑尼亚。坦桑尼亚的乌萨姆巴拉山为该复合体的分布热点区域,坦桑尼亚分布的8个亚种在此处均有分布。武汉植物园的研究人员,利用核微卫星和叶绿体微卫星序列对Str. ionanthus开展了群体遗传学和谱系地理学研究。研究人员估算了叶绿体DNA单倍型的分化时间,并对Str. ionanthus历史上的、现在的和未来的分布模式进行了建模。该研究共收集了7个亚种的21个居群,采样覆盖了Str. ionanthus的整个分布区范围,与之关联物种Str. nitidus和Str. brevipilosus在本研究中采集了两个居群为代表。

    Str. ionanthus分布有三个主要的区域,即:坦噶(Tanga)、莫洛哥罗(Morogoro)和基利菲(Kilifi)。分布于莫洛哥罗(Morogoro)和基利菲(Kilifi)的种群间的隔离明显,与分布在乌萨姆巴拉山的种群不同,乌萨姆巴拉山的种群遗传结构较弱,表明该地区是Str. ionanthus多样性的中心。

    该研究揭示了在乌萨姆巴拉山的Streptocarpus ionanthus种群同时期进化的相互作用模式,并得到了当前叶绿体单倍型多样性、高突变率以及遗传聚类混合结果的佐证。该植物的遗传多样性结构可以归因于更新世反复的气候变化。在冰期和间冰期旋回期间,形成了高海拔和低海拔的多个避难所。而且,由于在间冰期扩张期间的种群接触,该类群可能正在经历着杂交。质量不佳的谱系地理结构也对9个亚种的认识带来了疑惑,暗示了Str. ionanthus复合体的进化史。该项研究运用多学科手段,基于多源证据,为日后Str. ionanthus的种下演化关系研究打下基础。

   研究成果以“Multiple Pleistocene refugia and recent diversification for Streptocarpus ionanthus (Gesneriaceae) complex: Insights from multiple molecular sources” 为题,近期在国际学术期刊《Journal of Systematics and Evolution》上在线发表。这项研究得到了中国科学院武汉植物园国家骨干人才计划 (Y655301M01),中国科学院中-非联合研究中心(SAJC201614)的资助。该研究团队的肯尼亚籍学生Cornelius M. Kyalo为论文第一作者,胡光万研究员为通讯作者。

  文章链接http://www.jse.ac.cn/EN/10.1111/jse.12658

 

图1. Str. Ionanthus的叶绿体DNA单倍型的采样点和分布。不同颜色的形状代表不同的单倍型。

 

图2. A:Str. ionanthus的cpDNA单倍型系统发育,仅显示bootstrap值仅大于50的值。B:同类群中19个单倍型的网络图。

 

图3. Str. ionanthus的生态位模型(ENM)。A:末次间冰期气候条件(末次间冰期~120000年前),B:末次冰盛期(末次冰盛期~21000年前)。C:现状(1960–1990年)。D:2070年的预测。

 
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