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版纳植物园樟属群植物系统发育和生物地理研究获进展

发布时间: 2016-01-26


文章来源:西双版纳热带植物园    

全球约有三分之二的有花植物集中分布于洲际间断分布的热带地区,其中热带美洲有着全球最高的物种丰富度,其次是热带亚洲。分布于热带美洲和热带亚洲的很多生物类群呈现出热带环太平洋间断分布的格局。目前这两大生物多样性富集区正面临着巨大危机已是全球性的共识,而开展热带环太平洋间断分布格局成因与机制的探讨,将有助于分析新、旧世界热带森林群落的演化历史,探究新、旧世界热带生物多样性空间格局形成的历史过程,在全球的空间尺度上揭示森林群落对全球环境变化的响应。

樟属群包含了樟属(Cinnamomum)在内的四个属的植物,全球约有350余种。除分布于非洲的一种之外(Ocoteaikonyokpe,其余物种均分布于洲际间断分布的太平洋两岸热带地区,部分物种在亚洲的分布扩展到亚热带地区,是热带和亚热带常绿阔叶林的建群树种之一。中国科学院西双版纳热带植物园植物系统发育与保护生物学研究组的博士研究生黄建峰在研究员李捷的指导下,联合澳大利亚、美国和德国等多国学者,选取了来自75个樟属群物种的94个样本,涵盖了樟属群植物的整个分布区,对该类群植物的系统发育和生物地理学问题开展了深入研究。得出以下主要结果和结论:1)樟属群植物包含三个高度支持的单系分支,且基本对应于亚洲的樟组、肉桂组和美洲樟属类群;2)来自非洲的Ocoteaikonyokpe和澳洲樟属植物均聚在亚洲樟属肉桂组中,而来自热带美洲的Aiouea Mocinnodaphne 样本与美洲樟属聚为一支;3)樟属群起源于距今约55个百万年前的劳亚古陆,正值北热带植物群兴盛时期,此时樟属群植物可以通过白令海峡或北大西洋陆桥在欧亚古陆和北美大陆之间进行扩散传播;4)发生在距今约5048个百万年前的第三纪第一次全球降温过程导致了北美大陆和欧亚大陆樟属群植物发生隔离,而发生在距今约4238个百万年前的第三纪第二次全球降温过程,导致了非洲Ocoteaikonyokpe与亚洲樟属的隔离分化;5)在全球降温变冷的过程中,作为热带、亚热带植物成分的樟属和樟属群植物向低纬度迁移,从高纬度消失,并在向低纬度南迁的过程中,发生了多次进入南美和一次进入澳洲的扩散事件,长距离扩散在其中可能发挥着关键作用。在长距离扩散过程中,取食樟属群植物肉质果实的鸟类可能扮演着重要角色;6)很多被放入樟属的叶化石,尤其是晚白垩纪的樟属叶化石,仅仅依靠叶化石的叶脉特征而归入樟属并不可靠。该研究证明,全球气候变迁,北热带植物群的兴盛、衰落和瓦解,以及生物类群的长距离扩散,最终塑造了樟属群的现代分布区;而樟属的化石记录显示其在早第三纪曾有一个广布北半球的古老分布区,其现代分布区只是其古老分布区的孑遗。

该研究是在国家自然科学基金(3137024531200167)支持下完成的。相关结果以Origins and evolution of cinnamon and camphor: a phylogenetic and historical biogeographical analysis of the Cinnamomum group (Lauraceae) 为题,发表在国际学术期刊Molecular Phylogenetics and Evolution上。

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基于ITS+LEAFY+RPB2联合矩阵BEAST分析得到的系统发育树




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