广防风属

东亚植物区系是全球被子植物起源演化的关键地区
更新时间:2019-10-02 17:32 浏览:59 关闭窗口 打印此页

  东亚是一个自然的植物区系地区,是全球植物多样性最为丰富和复杂的区域,保留了第三纪(甚至是白垩纪)以来较为完整的植物区系,不仅保存有众多古老残遗的类群,同时又有大量快速辐射演化的新种系,因此拥有全球最古老和最完整的植物多样性演化系列。现代东亚植物区系反映了地质历史上重大的地质和环境变迁,如古地中海退却、青藏高原隆升、季风气候形成、水系变迁、亚洲干旱、第四纪冰期等,是对地球环境变化的响应和协同演化的结果。因此,东亚植物区系是全球被子植物起源演化的关键地区,也是研究植物区系演变历史和起源散布过程的重要区域和天然实验室。本研究在全球植物区系的大框架下,选择荨麻科荨麻族(tribe Urticeae)、茜草科假牛繁缕属(Theligonum)和钩毛草属(Kelloggia)、唇形科龙头草属(Meehania)、通泉草科(Mazaceae)及菊科和尚菜属(Adenocaulon)五组东亚植物区系关键代表类群进行系统发育重建、性状进化、分化时间和起源地分析,并结合化石、古地理和古气候变迁,探讨它们的起源、分化历史和可能的散布途径。最后整合东亚不同时空演化历史的重要特征类群的迭合分析(Meta-analysis),探索东亚植物区系的起源和时空演化规律。 1)唇形科龙头草属 唇形科龙头草属为多年生或一年生草本植物,含7种和5亚种,是唇形科中十分少有的呈现东亚和北美东部间断的类群。采用5个叶绿体(rbcL、rps16、 rpl32-trnH、psbA-trnH、trnL-F)和2个核基因nrDNA (ETS和ITS)片段,首次对龙头草属进行了分子系统发育分析。结果表明,该属内物种拓扑结构在叶绿体和核基因之间存在冲突,尤其是涉及活血丹属(Glechoma)的系统位置,可能系叶绿体捕获所致。核基因分析显示,龙头草属为一单系,且北美东部的Meehania cordata位于基部,与东亚的类群构成姊妹群关系。基于核基因的贝叶斯松散分子钟分析结果表明,北美与东亚的类群之间的分歧时间是9.8Mya。 S-DIVA的生物地理分析认为龙头草属为北极第三纪(Arctic-Tertiary)起源,中新世晚期全球气候变冷,致使这些温带类群南迁,以及白令陆桥不再适合龙头草属植物在洲际间相互交流后才形成现在的分布格局。 2)茜草科假牛繁缕属和钩毛草属 假牛繁缕属为茜草科中仅含4种的小属,除1种分布于地中海沿岸,其他3种则局域分布于我国华中、台湾及日本,呈现出典型的东亚与地中海跨青藏高原间断分布式样。钩毛草属则仅包含2个种,其中云南钩毛草特产于青藏高原东缘的我国横断山区,K. galioides则分布于北美西部,为典型的东亚与北美西部间断式样。以前的分子系统发育分析表明假牛繁缕属与钩毛草属二者的姊妹群,如Putoria、Plocama、Galium和Rubia主要分布于地中海区域。因此,我们推测假牛繁缕属和钩毛草属在北半球间断可能与青藏高原抬升等地质历史有关。反之,对假牛繁缕属与钩毛草属的系统发育分析和时间估算亦可为青藏高原抬升及其对北半球气候造成的影响从植物学角度提供证据。基于4个叶绿体片段(rps16、rbcL、atpB-rbcL和trnL-F)的分子系统发育分析进一步验证了2属均为单系。在整个茜草科的框架下进行分化时间估算表明,假牛繁缕属的祖先起源于晚始新世(35.68Mya),钩毛草属与茜草族(tribe Rubieae)分化始于早渐新世(30.2Mya)。生态位模型分析支持古地中海区适合假牛繁缕属和钩毛草属的祖先分布。此外,根据祖先分布区重建结果,认为这两属及Putorieae和Rubieae共同祖先在渐新世到始新世时起源特提斯海沿岸。中新世早期,青藏高原快速隆起和随后中亚干旱,可能导致假牛繁缕属和钩毛草属在特提斯海东部和西部的分化。此外,我们的结果进一步为青藏高原抬升历史提供植物方面证据,认为在14Mya其已经达到2000米。 3)

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