白菜官网廖文波教授、凡强副教授团队揭示了极小种群野生植物丹霞梧桐的起源及扩散机制

发布人：内容管理员 发布日期：2023-06-15

 我国有着丰富的丹霞地貌及喀斯特地貌，孕育着丰富的特有物种，其中不少物种在多个孤岛式的特殊地貌均有分布。这种分布模式是如何形成的呢？其机制尚不明确。丹霞梧桐自1987年在广东丹霞山（丹霞地貌）发现并正式发表后，相继在邻近的南雄盆地（丹霞地貌）、英德市的喀斯特地貌区发现，最近在福建的丹霞地貌区也有报道，是研究岛屿式特殊地貌间物种扩散机制一个极好的研究对象。

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图1 丹霞梧桐的植株及生境

 

        2020年开始，廖文波教授、凡强副教授课题组对丹霞山、南雄盆地及英德喀斯特地区进行了广泛的采样，共计28群体295个体，结合传统Sanger测序及二代测序手段对其进行了深入分析：选取其中25个代表性个体进行浅层基因组测序，提取其叶绿体基因组构建系统发育树推测种子扩散路线及居群分歧时间，基于4个高变叶绿体位点及简化基因组测序技术对28居群进行群体测序以探测居群结构及分化。

 

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图2 基于叶绿体基因组构建的梧桐属系统发育树及丹霞梧桐群体分化时间推断

 

        群体结构分析表明，丹霞梧桐不但在地区间的分化显著，在地区内部也有明显的群体结构差异，表明其种子及花粉扩散能力极为有限；基于核质系统树推测，丹霞梧桐起源于第四纪中更新世（约1Ma），现存丹霞梧桐可能发源于丹霞山及南雄地区；南下扩散至英德喀斯特地貌后，回迁至丹霞及南雄地区，并捕获当地居群的叶绿体基因组。

 

        基于生态位模拟及种群动态分析表明，丹霞梧桐在约2万年前的有效群体大小达到其高峰，可能曾广泛分布我国东南部地区。随着早-中全新世气候逐渐回暖，丹霞梧桐难以与亚热带常绿阔叶林优势种竞争，分布范围逐渐缩小。晚全新世阶段，随着东亚夏季风的逐渐减弱，丹霞梧桐居群有效大小持续降低，同时，人类的干扰有可能进一步加剧该物种的濒危，目前仅残留在丹霞及喀斯特地区的峭壁生境。

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图3 基于叶绿体基因组及RAD-seq推测的丹霞梧桐扩散路线

 

        与大部分受冰期影响的第三纪孑遗物种明显不同，丹霞梧桐是在第四纪冰期起源并扩散的，曾广布于广东、江西及福建地区。由于气候变暖而导致其在南亚热带地区分布逐渐缩小，目前仅局限分布于丹霞山及其邻近的少数特殊地貌区。丹霞梧桐对冰期环境的适应，以及其在间冰期对峭壁生境的适应机制均有着重要的科研价值。目前丹霞地貌及喀斯特地貌中仅有的几个现存生境是其在间冰期的避难所，因此对丹霞梧桐现存居群的保护极为重要。

 

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图4 基于RAD-seq数据对过去20万年以来丹霞梧桐有效群体大小变化的推断

 

        近日，该研究以“The origin and dispersal of Firmiana danxiaensis among isolated specific landscapes”为题在学术期刊Journal of Systematics and Evolution上在线发表。2023白菜网址官网大全是本文的第一作者单位，白菜官网凡强副教授及我校地球科学与工程学院黄康有副教授为论文共同通讯作者。该研究工作是在周婷副教授主持的“国家公园建设专项”（丹霞山生物多样性科考专项）资助下完成的，广东丹霞山国家级自然保护区、韶关学院、广东石门台国家级自然保护区也参与了本项研究。

 

 

 

 

原文链接 

 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/jse.12954

 

 

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本院

 

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