2023白菜网址官网大全与广西师范大学合作，在研究喀斯特地貌区金花茶植物自然杂交促进新谱系形成方面取得新进展

        金花茶类植物（Yellow-flowered Camellia species）是指山茶科山茶属（Camellia）呈黄色花系的种类，是极为珍贵的种质资源，常简称为金花茶植物。其中，金花茶（Camellia nitidissima Chi）一经发现就被誉为“茶族皇后”、“植物界大熊猫”（图1）。全世界金花茶植物仅分布于中国和越南，目前已知60多种，中国约有20多种。张宏达先生以金花茶（Camellia nitidissima Chi）为模式建立了金花茶组（Sect. Chrysantha Chang）。目前，该组所有物种均已被列为国家II级重点保护野生植物。

图1 金花茶Camellia nitidissima Chi

        我国金花茶植物集中分布于广西西南部，仅有个别种分布在贵州和云南。该类群在生态习性上表现出不同的适应性，绝大多数生长于喀斯特基质（石灰岩，以碳酸盐类为主）上，只有4个种分布在酸性土山上。金花茶植物分布范围较为狭窄，种间具有较高的交配亲和性，自然状况下较容易发生杂交，产生大量杂交个体或居群。杂交被认为是植物演化过程中的创造性力量，可以产生新的遗传变异、功能革新，进而演化为新物种。基于叶绿体和核基因的系统发育基因组学分析，检测到金花茶植物中存在着广泛的自然杂交信号，表明杂交可能在金花茶植物多样化过程中发挥着重要作用。
        小花金花茶（Camellia micrantha S. Y. Liang & Y. C. Zhong）和淡黄金花茶（Camellia flavida Chang）在形态上和生态习性上均存在较大的差异。小花金花茶和淡黄金花茶特产于广西西南部，前者生酸性土山（图2-a, b），后者生石灰岩洼地（图2-e, f）。根据系统发育关系的不一致，推测毛籽金花茶（Camellia ptilosperma S.Y Liang & Q.D. Chen）可能起源于小花金花茶和淡黄金花茶之间的自然杂交。
        在形态上，毛籽金花茶与淡黄金花茶较相似（图2-c），曾一度被并入淡黄金花茶。但是，毛籽金花茶花期较长，四季开花，当地人也称之为“四季金花茶”，这一特征明显地区别于其他金花茶植物。这种物候上的差异是基于遗传的，因为引种至金花茶基因库基地（广西南宁金茶花公园）后其花期保持不变。毛籽金花茶为石灰岩专性种，分布区海拔190-390 m，土层较浅，岩石裸露广泛（图2-d）。喀斯特独特的水文过程，使水分和土壤等环境因子在不同坡位形成明显的异质性，土壤水分有效性存在很强的局部梯度，低坡度和山谷/洼地的土壤水分有效性高于山坡和山顶，植物水力结构特征在很大程度上决定了植物的适应性差异。由此可推测，毛籽金花茶为杂交起源，杂交使其具有新的适应性表型，杂交起源的毛籽金花茶比其亲本小花金花茶和淡黄金花茶更耐旱，从而占据了喀斯特新生态位。

图2 三种金花茶植物的花形态及生境。a-b, 小花金花茶; c-d, 毛籽金花茶; e-f, 淡黄金花茶。

         本项研究以“小花金花茶与淡黄金花茶潜在的杂交事件”为目标，共采集分布区范围17个种群91个个体（图3），利用简化基因组（ddRAD-seq）数据开展群体遗传学分析。此外，针对两个亲本物种及毛籽金花茶进行了生理生态检测，包括膨压丧失点、水容及木材解剖特征等。在此基础上，综合探讨毛籽金花茶的杂交起源以及对喀斯特新生态位的适应机制。

图3 三种金花茶植物的地理分布

        群体遗传学分析证实了小花金花茶和淡黄金花茶之间的自然杂交，毛籽金花茶为它们的杂种后代（hybrid swarm）。在该杂交事件中，小花金花茶作为母本，淡黄金花茶作为父本。毛籽金花茶与父本淡黄金花茶回交，导致了淡黄金花茶的两个种群（NG-LR和NG-GLA）完全由新一代的渐渗个体组成，形成了一个在遗传上存在一定分化的淡黄金花茶谱系（图4）。

图4 三种金花茶植物遗传结构和演化历史。a, 三种金花茶植物种群遗传结构; b, 毛籽金花茶杂交起源及淡黄金花茶NG-LR和NG-GLA种群起源。

        生理生态分析显示，杂交起源的毛籽金花茶具有负值更大的膨压丧失点，更小的茎段导管直径（图5），表明毛籽金花茶比亲本物种更耐旱，因而能够占据更加苛刻的新生态位。

图5 三种金花茶植物的水力特征。a, 三种金花茶植物膨压丧失点, * p < 0.05; b, 三种金花茶植物茎段导管直径, * p < 0.05; c, 根和茎木质部横切示意图; AP, 轴向薄壁组织; RP, 射线薄壁组织; V, 导管; F, 纤维。

        综上所述，杂交在促进新的适应性谱系形成中发挥着重要作用。杂交起源的毛籽金花茶对新生态位的适应和物候的变化，强化了与亲本之间的生殖隔离，促进了新谱系的建立和稳定。本研究为探讨金花茶类植物谱系多样化以及喀斯特地区特有种多样化形成机制提供了新见解。
        研究成果以“Genetic and ecophysiological evidence that hybridization facilitated lineage diversification in yellow Camellia (Theaceae) species: a case study of natural hybridization between C. micrantha and C. flavida”为题发表在国际主流期刊BMC Plant Biology上。600全讯白菜官方网站与广西师范大学600全讯白菜官方网站联合培养的博士生韦素娟为论文第一作者，白菜官网廖文波教授、广西师范大学唐绍清教授为论文的共同通讯作者。本课题得到国家自然科学基金（31760088）和国家公园建设专项基金的资助（31760088）。
 
论文链接：
Wei et al. BMC Plant Biology (2023) 23:154. https://doi.org/10.1186/s12870-023-04164-4.