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昆明植物所在长叶苏铁的谱系地理学研究中取得进展

昆明植物所在长叶苏铁的谱系地理学研究中取得进展

  苏铁类植物是现存较为古老的种子植物,一直是保护生物学和植物学的研究热点之一。长叶苏铁(Cycas dolichophylla K.D. Hill, T.H. Nguyen & K.L. Phan)因其羽叶长而大、小羽叶数较多而得名,具有重要的研究和观赏价值,为国家一级重点保护植物。长叶苏铁沿红河断裂带两侧分布,生长于我国云南东南部及越南北部的常绿林下。

  中国科学院昆明植物研究所龚洵研究组长期研究苏铁属植物的谱系地理和保护遗传学。在长叶苏铁的研究上,郑颖采用四个叶绿体片段(atpH-atpIpsbM-trnDtrnL-trnFtrnS-trnG),三个核基因(GTPPHYPPPRC)16个微卫星位点(SSR)研究了长叶苏铁的遗传多样性、遗传结构和谱系地理结构。结果表明,长叶苏铁的遗传多样性较高,且居群间遗传分化显著。四个叶绿体片段联合分析结果显示,长叶苏铁的叶绿体单倍型具有显著的谱系地理结构,呈现沿红河断裂带两侧分布的“西南-东北”分布模式;而微卫星研究结果表明长叶苏铁单倍型呈现“中国-越南”的分布模式幸运28;核基因结果表明长叶苏铁核单倍型并未呈现显著的谱系地理结构。叶绿体、核基因及SSR数据产生不同遗传分化格局与其遗传方式及进化速率不一致有关。

  利用叶绿体联合片段及核基因推断长叶苏铁的居群动态,表明长叶苏铁在中更新世发生居群扩张,但在晚更新世至全新世期间,居群数量开始下降

  通过上述分析,研究推测:受新生代青藏高原抬升的影响红河断裂带的地质结构和海拔梯度发生变化,产生了复杂的地形和不同地域下的局部小气候环境,促进长叶苏铁的物种形成和分化。随后,第四纪气候的动荡以及人为因素的作用影响长叶苏铁的遗传结构和居群动态。该研究对红河断裂带两侧植被的分化研究具有重要的指导意义,亦为长叶苏铁的保护提供参考和依据。研究结果以Tectonic and climatic impacts on the biota within the Red River Fault, evidence from phylogeography of Cycas dolichophylla (Cycadaceae)为题发表于《科学报告》(Scientific Reports)。该研究得到NSFC-云南联合基金(U1136602)的资助。

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基于贝叶斯分析的长叶苏铁居群聚类结果(K=2

长叶苏铁的历史种群动态a: 叶绿体联合片段; b: GTP; C: PHYP; d: PPRC