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　　北半球溫帶植物多樣性在不同大洲差異很大，亞洲的物種多樣性高于北美遠(yuǎn)高于歐洲，甚至形成東亞北美間斷分布的格局，造成這種多樣性分布差異的驅(qū)動(dòng)因素是什么？這一直是生物地理學(xué)，宏觀生態(tài)學(xué)關(guān)注的基本和熱點(diǎn)問(wèn)題。而要準(zhǔn)確重建北溫帶類群的多樣化歷史，需要多學(xué)科的交叉和多種證據(jù)的綜合分析，尤其需要結(jié)合化石和現(xiàn)代分子資料的分析。

　　為準(zhǔn)確重建北半球木本植物多樣性演化歷史，版納植物園生物地理與生態(tài)學(xué)研究組張秋月博士研究生在星耀武研究員的指導(dǎo)下，選擇了化石記錄豐富的胡桃科和榆科為研究對(duì)象進(jìn)行了生物地理學(xué)的研究。

　　首先篩選了113個(gè)胡桃科鑒定可靠的果實(shí)化石，利用全證據(jù)法將化石整合到分子系統(tǒng)樹中并進(jìn)行了分化時(shí)間的推斷和祖先分布區(qū)的重建。與僅基于現(xiàn)生類群的結(jié)果不同，整合的分析表明胡桃科起源于晚白堊紀(jì)的北美或歐洲中緯度地區(qū)，支持北熱帶區(qū)系起源的假說(shuō)（Boreotropical origin），自中中新世后東亞才成為胡桃科的快速演化中心。胡桃科的擴(kuò)散主要經(jīng)過(guò)北大西洋陸橋由北美擴(kuò)散至歐洲，隨后擴(kuò)散至東亞，而不是主要經(jīng)過(guò)白令陸橋。溫帶類群胡桃亞科和熱帶類群黃杞亞科有截然不同的多樣性和分布區(qū)演化歷史。二者皆起源于中緯度地區(qū)，胡桃亞科在中中新世之前首先擴(kuò)散到高緯度，隨后又退卻到中緯度地區(qū)，而黃杞亞科的分布區(qū)則在起源后一直南遷。為解釋二者分布區(qū)演化的差異，提出了一種新的布朗模型（Brownian evolution with a time-variable trend, BMVT）并結(jié)合化石點(diǎn)的古氣候數(shù)據(jù)重建了兩個(gè)亞科的生態(tài)位演化歷史。結(jié)果表明，在新生代胡桃亞科對(duì)最冷月溫度的耐受性增強(qiáng)而黃杞亞科對(duì)最冷月溫度的耐受性保持不變，使得黃杞亞科在新生代全球變冷的背景下分布區(qū)一直南遷。該研究證實(shí)了將化石和分子證據(jù)整合的必要性，并為今后的分布區(qū)和生態(tài)位演化研究提供了新的框架。研究結(jié)果以Fossil-informed models reveal a Boreotropical origin and divergent evolutionary trajectories in the walnut family (Juglandaceae)為題在線發(fā)表在國(guó)際系統(tǒng)演化頂尖期刊Systematic Biology上。

趨勢(shì)隨時(shí)間變化的布朗演化模型（BMVT）的三種模擬情景

新生代胡桃科結(jié)合分子和化石證據(jù)的多樣性累積曲線

新生代胡桃亞科（藍(lán)色）和黃杞亞科（紅色）的最冷月平均溫度和最濕月平均降水量以及緯度的演化

　　其次，通過(guò)葉綠體基因組解析了榆科屬級(jí)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，認(rèn)為榆科分為熱帶分支和溫帶分支。榆科起源于早白堊紀(jì)，主要支系的分化在晚白堊紀(jì)到早始新世。而在晚漸新世以后榆屬在東亞迅速多樣化，可能是由于晚漸新世之后全球變冷加速了溫帶落葉類群在東亞的快速分化。分子和化石證據(jù)都支持東亞為榆科溫帶類群的快速分化中心，是溫帶類群的博物館又是其分化搖籃。此外，由于中新世之后歐洲的大量滅絕，導(dǎo)致歐洲多樣性損失嚴(yán)重，從而形成東亞物種最豐富，歐洲物種缺乏的洲際分布不均。該研究結(jié)果從分子和化石的角度闡述了北溫帶代表類群榆科的洲際多樣性分布不均的演化歷史，是綜合多證據(jù)多學(xué)科探討多樣性分布格局的有利嘗試，進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)北溫帶多樣性格局形成歷史的認(rèn)識(shí)，相關(guān)研究結(jié)果以The diversification of the northern temperate woody flora – A case study of the Elm family (Ulmaceae) based on phylogenomic and paleobotanical evidence為題在線發(fā)表在國(guó)際生物學(xué)期刊Journal of Systematics and Evolution上。