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    【中國科學報】新研究揭示常綠闊葉林的起源與演化

    發布時間:2022-05-07 來源:中國科學報

      在中國科學院B類先導專項的資助下,中國科學院華南植物園植物科學中心分子生態學團隊與韓國Sungshin Women’s University等單位合作,研究揭示常綠闊葉林的起源與演化。相關研究發表于《植物學年報》。

      在當前人類面臨全球氣候變化威脅的背景下,準確把握生物多樣性與氣候變化的內在聯系是重要且迫切的科學問題。研究新生代以來氣候變化與現存生物多樣性的關系將有助于理解兩者在當前及未來的演變規律。此外,季風氣候的強弱轉變、全球氣候轉型事件及造山運動都存在時間上的耦合,深刻影響了亞洲大陸的生物多樣性分布格局。利用現存生物分布格局還原歷史環境轉變過程是研究氣候變化下生物多樣性變化規律的重要途徑。

      我國亞熱帶地區是熱帶與溫帶的交匯地帶,受季風氣候的影響發育了世界上面積最大、種類豐富的地帶性植被—常綠闊葉林。同時,該地區也作為南北生物交流的平臺,可為生物多樣性響應氣候變化起到調節器的作用,但這方面的研究還沒有充足的科學證據。常綠闊葉林中的常見植物木蘭科木蘭屬含笑組物種(約73種)廣泛分布于亞洲熱帶與亞熱帶地區,為研究這兩個地區間生物交流與氣候變化的關系提供了理想的載體。

      研究人員采用葉綠體基因組重建了含笑組的演化歷史,解析出熱帶與亞熱帶含笑物種本地積累的演化速率及雙向遷移速率。他們發現:含笑組與玉蘭組的分化發生在漸新世晚期,應與現代季風的起源有密切聯系;熱帶地區的含笑物種較為古老,且演化速率及向亞熱帶的遷移率在中新世中晚期(~8 Ma)達到峰值,此后呈下降趨勢,暗示該時期的環境變化(如季風減弱、氣候干旱)對含笑物種的演化產生了重大影響;亞熱帶地區的含笑物種在中新世中晚期(~8 Ma)開始產生并快速分化,并在更新世之后(~3 Ma)向熱帶遷移的速率呈現下降趨勢,暗示該事件與全球的重要環境轉型事件存在關聯(如第四紀冰期、季風波動頻率加強等)。

      該研究表明重要的環境轉型深刻地記錄在現生生物的分布格局與DNA中,為揭示亞洲生物多樣性特別是東亞常綠闊葉林植物多樣性與氣候變化的規律提供了案例。

      據介紹,新生代(特別是晚新生代)以來,青藏高原隆升、南中國海擴張、古特提斯海退卻、CO2濃度變化等多重影響導致亞洲大陸發生了一系列的環境變化。其中,中新世以來(23 Ma)亞洲東部受季風氣候控制(南亞地區可能在始新世就受古季風影響)而內陸形成干旱環境是兩個最重要的環境轉型事件。

      相關論文信息:https://doi.org/10.1093/aob/mcac057


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