东亚特有植物化香树属群体动态历史——化石花粉、生态位模型和遗传数据结合研究

【作者】 万秋池； 郑卓； Marta Benito-Garzón； 黄康有； Erwan Guichoux； Rémy J.Petit；

【机构】 中山大学地球科学与工程学院； BIOGECO, INRA, Univ. Bordeaux；

【摘要】 我国南方亚热带地区为全世界最重要的生物多样性热点区之一,拥有着丰富的古老、孑遗植物类群。该区域的生物多样性常被归因于复杂多变的地形缓冲了第四纪冰期-间冰期的极端气候变化,华南山地为动植物提供了大量稳定孤立的避难所,而使得古老的物种得以长期保存,新物种得以分化。然而,基于化石花粉数据、分子遗传数据以及植物地理分布模拟的研究结果所揭示的该区植物的群体动态历史仍存在一定争议。本文选取现今在我国亚热带地区广泛分布的植物化香树(Platycarya)作为研究对象。化石记录表明该属植物起源于早新生代,但属种的系统发育、演化过程,以及种的划分依据等并不十分清晰,存在一些争议。因此,对化香树属分子水平上的研究将为我们理解地质气候事件对该古老物种在群体历史上的影响提供帮助,为厘清种的地位也具有重要意义。本文将生态位模型、遗传数据和化石花粉数据进行结合研究。生态位模型研究结果表明化香树属的地理分布范围由末次盛冰期至今并无较大变化。基于核基因分子标记,化香树属群体聚类为两个主要的类群,对应于野外鉴定的两个潜在种,该结果支持化香树属内两个种(化香Platycarya strobilacea、圆果化香P. longipes)的划分。基于叶绿体标记,化香树属植物在亚热带地区存在大量避难所,位于不同避难所的居群之间存在极少的基因流动,经历了长时间的生境片段化。而核基因分子标记进一步揭示了化香树属植物在我国西南云贵高原地区存在大量的基因渗透,是居群之间近期基因流导致的。该交流可能是由于第四纪冰期时森林植被带下降导致的。因此,化香树属植物可能在间冰期时隔离在不同的避难所中,而于冰期时重新聚合。华南亚热带山地孢粉研究结果证明了冰期阶段落叶阔叶林的优势范围向低海拔迁移,可能更有利于化香树属植物的生长和种间交流。分子标记、生态位模型和孢粉资料也同时指示了伴随着第四纪冰期-间冰期旋回,该属植物在现代分布区北缘存在小范围的收缩和扩张。更多还原