多倍體植物進化研究取得系列進展
多倍體是物種形成、基因組進化和生物多樣性維持的重要機制,也是農(nóng)作物從頭馴化的經(jīng)典策略,但多倍體如何持續(xù)存在并取得進化成功尚不清楚。
版納植物園生物地理與生態(tài)學(xué)研究組韓廷申副研究員與合作者一起,在前人工作的基礎(chǔ)上,歸納總結(jié)了三種驗證多倍體是否取得進化成功的假說(圖1),即多樣化假說、長存活時間假說和適應(yīng)性假說。其中多倍體適應(yīng)性假說,即“多倍體是否可以在擴散過程中持續(xù)存在并適應(yīng)新環(huán)境”,可能是唯一能夠在群體水平和可以預(yù)見的時間尺度上得到檢驗的假說。為對該假說進行檢驗,該研究以分布于橫斷山區(qū)的兩個成功的蔊菜屬多倍體物種(高蔊菜和沼生蔊菜)為對象,通過整合物種形成建模、比較譜系地理分析和生態(tài)位重建,驗證了兩種多倍體的雜交起源,及在橫斷山區(qū)從南到北反復(fù)拓殖的群體歷史(圖2)。基于兩年同質(zhì)園實驗的證據(jù)表明,在此過程中,多倍體種群的適應(yīng)能力呈現(xiàn)出沿緯度梯度提高的趨勢。上述研究結(jié)果支持多倍體取得進化成功的適應(yīng)性假說,表明多倍體可以通過調(diào)整適應(yīng)性來應(yīng)對擴張過程中的選擇壓力。該研究是對多倍體適應(yīng)性假說的實證檢驗,將為多倍體的適應(yīng)性進化研究提供新的見解。相關(guān)成果以Adaptive responses drive the success of polyploid yellowcresses (Rorippa, Brassicaceae) in the Hengduan Mountains, a temperate biodiversity hotspot為題,在線發(fā)表于植物學(xué)期刊Plant Diversity。
該項目在橫斷山區(qū)開展野外調(diào)查和取樣工作過程中,由已畢業(yè)碩士生鄭全晶發(fā)現(xiàn)并命名了一個十字花科蔊菜屬植物新種,橫斷山蔊菜(Rorippa hengduanshanensis)。該新物種主要分布在橫斷山區(qū)的洱源、劍川、大理、麗江、寧蒗和香格里拉等海拔1500米至3000米的區(qū)域。橫斷山蔊菜是該屬近十余年來唯一命名的新物種,其發(fā)現(xiàn)有助于了解橫斷山區(qū)的植物多樣性組成。相關(guān)成果以A newRorippa species (Brassicaceae),R. hengduanshanensis, from the Hengduan Mountains in China為題,發(fā)表于分類學(xué)期刊Phytotaxa。
圖1 檢驗多倍體是否取得進化成功的三種方法(多樣化、長存活時間和適應(yīng)性)
圖2 高蔊菜的橫斷山南部(a)和北部(b)居群及其適應(yīng)性擴散示意圖(c)