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      經(jīng)典的“專(zhuān)性”榕樹(shù)-榕小蜂傳粉系統(tǒng)存在極端混亂的協(xié)同進(jìn)化歷史

      發(fā)布時(shí)間:2021-02-03
      來(lái)源:動(dòng)植物關(guān)系研究組

        榕樹(shù)是桑科榕屬800多種植物的統(tǒng)稱(chēng),廣泛分布在全球熱帶和亞熱帶地區(qū),包含著很多明星植物,比如很多人愛(ài)吃的無(wú)花果,佛祖頓悟的菩提樹(shù)和各種獨(dú)樹(shù)成林的絞殺榕等。 

        由于榕樹(shù)的花都藏在內(nèi)部,人們看不到榕樹(shù)開(kāi)花就能結(jié)果,就把榕樹(shù)的果實(shí)稱(chēng)為“無(wú)花果”。榕果頂端留有通道,可在花期釋放特殊氣味,吸引并允許特化的傳粉榕小蜂鉆入榕小蜂在榕果內(nèi)為雌花授粉的同時(shí),還會(huì)在一部分雌花的子房?jī)?nèi)產(chǎn)卵,生兒育女,未被榕小蜂產(chǎn)卵的雌花則發(fā)育成種子。 

        特殊的形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)信號(hào)和生活史發(fā)育上的高度匹配性,使得榕樹(shù)和榕小蜂之間形成了高度專(zhuān)性的互惠共生關(guān)系。兩者已經(jīng)經(jīng)歷了大約7500萬(wàn)年的協(xié)同進(jìn)化過(guò)程,全球800多種榕樹(shù)都有對(duì)應(yīng)主要榕小蜂為其傳粉。作為目前已知的專(zhuān)一性最強(qiáng)的傳粉系統(tǒng),榕樹(shù)-榕小蜂互惠共生系統(tǒng)成為研究植物與傳粉昆蟲(chóng)的專(zhuān)性協(xié)同進(jìn)化如何促進(jìn)物種多樣化的模式系統(tǒng)。 

        近日,中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園動(dòng)植物關(guān)系研究組領(lǐng)銜國(guó)內(nèi)外12家研究機(jī)構(gòu),通過(guò)對(duì)榕屬主干類(lèi)群代表物種的基因組測(cè)序和分析,研究發(fā)現(xiàn)榕屬植物種間雜交和傳粉者宿主轉(zhuǎn)移普遍發(fā)生,貫穿于榕樹(shù)-榕小蜂的長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化歷史,強(qiáng)調(diào)了榕屬水平上的發(fā)散式協(xié)同進(jìn)化對(duì)雙方物種多樣化的重要影響力。該結(jié)論打破了學(xué)術(shù)界長(zhǎng)期廣泛認(rèn)可的嚴(yán)格專(zhuān)性協(xié)同進(jìn)化是促進(jìn)榕樹(shù)-榕小蜂這一經(jīng)典專(zhuān)性傳粉系統(tǒng)協(xié)同多樣化主要機(jī)制的觀點(diǎn)。研究結(jié)果以Genomic evidence of prevalent hybridizaion throughout the evolutionary history of the fig-wasp pollination mutualism 為題,發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊 Nature Communications 本研究也是版納植物園繼2020年與福建農(nóng)林大學(xué)合作Cell上發(fā)表榕-蜂基因組,揭示榕樹(shù)氣生根發(fā)育、性別決定和榕蜂協(xié)同多樣化分子機(jī)制之后的又一項(xiàng)重要成果。 

        版納植物園研究員王剛和中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)基因組所研究員張興坦為論文共同第一作者,王剛和版納植物園研究員陳進(jìn)為并列通訊作者。同時(shí)參與該研究的單位和合作作者還有版納植物園研究員郁文彬巴拿馬斯密森熱帶研究所教授Edward Allen Herre、法國(guó)科學(xué)研究院和蒙彼利埃大學(xué)教授Doyle McKey、馬里蘭大學(xué)教授Carlos A. Machado、美國(guó)莫頓樹(shù)木園教授Charles H. Cannon、佐治亞大學(xué)教授Michael L. Arnold、巴西圣保羅大學(xué)教授Rodrigo A. S. Pereira美國(guó)伊利諾伊州立大學(xué)香檳分校教授Ray Ming湖北中醫(yī)藥大學(xué)教授劉義飛、福建農(nóng)林大學(xué)碩士研究生王毅斌和廈門(mén)大學(xué)博士研究生馬東娜。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、云南省自然科學(xué)基金委中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)經(jīng)費(fèi)的資助。西雙版納國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局、版納植物園園林園藝部、版納植物園生態(tài)站、版納植物園公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)和環(huán)境教育中心等在樣品采集、實(shí)驗(yàn)開(kāi)展和論文改進(jìn)中提供了支持與幫助。

             論文鏈接

      大果榕(Ficus auriculata Lour.)及其榕小蜂(朱仁斌 攝)

      榕屬物種樹(shù)和分化歷史推算支持榕屬主干類(lèi)群的歷史同域分布屬性(基于溯祖原理的Astral tree,分化時(shí)間和分布區(qū)推算,及主要分類(lèi)關(guān)系的展示)。

        榕屬主干類(lèi)群的不同基因組組分(核基因組、葉綠體基因組和線粒體基因組)之間及其與對(duì)應(yīng)傳粉榕小蜂之間的系統(tǒng)樹(shù)的不一致性。結(jié)果提示榕樹(shù)三套基因組組分和傳粉榕小蜂均存在著各不相同的進(jìn)化歷史。 

      本文作者:王剛

      責(zé)任編輯:yuzuidong_151c53
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