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      全球種子休眠生物地理格局及進化適應(yīng)

      發(fā)布時間:2022-03-18
      來源:科技外事處

        種子休眠是植物生活史的重要階段,對于提高種子植物生存和適應(yīng)能力有重要作用,研究人員對于種子休眠的生態(tài)和進化意義進行了長期的探索。然而,目前關(guān)于種子休眠的全球生物地理格局、古環(huán)境的影響、休眠轉(zhuǎn)變的進化作用以及不同生活型適應(yīng)策略差異等方面的研究還不充分。 

        版納植物園森林生態(tài)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)與動態(tài)研究組經(jīng)過長期的數(shù)據(jù)積累,匯總了全球12743種種子植物的分布記錄、休眠數(shù)據(jù),并構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹,著重探究下列科學問題1)種子休眠的全球生物地理格局及其古今氣候驅(qū)動力如何?(2)種子休眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)變有何進化規(guī)律?(3)木本和草本植物的生態(tài)和進化適應(yīng)策略有何差異? 

        生物地理格局揭示所有物種和木本植物中,低休眠比例主要集中在赤道附近的熱帶雨林地區(qū)(包括馬來群島、亞馬遜盆地和剛果盆地)和部分北極地區(qū)(包括俄遠東地區(qū)和加拿大北部)。高休眠比例廣泛存在于熱帶的季風森林、沙漠、山地、稀樹草原等地區(qū);亞熱帶的沙漠、草原、山地、干燥或潮濕森林地區(qū);及橫跨北非、東亞、北美、非洲南部、南美和澳大利亞的溫帶沙漠、草原、山地、大陸或海洋森林地區(qū)。草本植物在全球大部分地區(qū)表現(xiàn)出更高比例的休眠,但是北極地區(qū)休眠比例較低。季節(jié)性和不可預(yù)測環(huán)境對于休眠格局有著重要作用,這種影響在木本和草本植物中是一致的;但是降水和溫度分別是木本植物和草本植物的重要驅(qū)動力。研究還發(fā)現(xiàn),第四紀冰期對于種子休眠格局影響很小,這個結(jié)果跟以往的關(guān)于冰期極大塑造生物多樣性格局的結(jié)論不同,推測在長期進化適應(yīng)過程中,種子植物已經(jīng)具備抵御波動環(huán)境的能力。根據(jù)新生代以來的種子休眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)變,結(jié)果表明休眠種是種子植物進化過程中的主導(dǎo)狀態(tài);但是,非休眠種的比例從新生代至今正在逐漸增加,表明非休眠并不是進化的終點。此外,研究證實在進化歷史上,古氣候波動導(dǎo)致的休眠和非休眠的交替轉(zhuǎn)換是種子植物繁盛的關(guān)鍵,有利于其拓展新環(huán)境并壯大種群。總的說來,木本植物和草本植物的休眠策略在生態(tài)適應(yīng)和進化規(guī)律上有著顯著的差異。 

        研究結(jié)果從宏觀適應(yīng)及時空進化的角度補充了目前關(guān)于種子休眠的知識,很好地闡述了種子休眠狀態(tài)的適應(yīng)策略和進化規(guī)律上述結(jié)果也促使進一步思考全球變化引起的極端氣候事件如持續(xù)干旱和更強的季節(jié)性將如何影響當?shù)刂参锶郝涞奶卣鳌?/font> 

        該研究Seed dormancy in space and time: global distribution, paleo- and present climatic drivers and evolutionary adaptations為題發(fā)表在國際植物學期刊New Phytologist森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與動態(tài)研究組張亞洲博士后、劉源博士和孫露博士后為第一作者,楊潔研究員為通訊作者,曹敏研究員,美國肯塔基大學的Carol BaskinJerry Baskin教授參與本研究。 

        該研究在數(shù)據(jù)采集過程中得到中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項、國家自然科學基金、中科院青年創(chuàng)新促進會的支持。  

         

         休眠和非休眠比例及相互轉(zhuǎn)變速率。(a-c)新生代以來休眠和非休眠的比例;(d-e)新生代以來休眠和非休眠相互轉(zhuǎn)變速率。 

      本文作者:張亞洲、楊潔

      責任編輯:zhangwj_151c53
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