基于叶绿体DNA片段的槭属鸡爪槭组系统进化和生物地理学研究
发布时间：2022-01-13 03:10
东亚地区经历过复杂的地质事件及气候变化,针对东亚地区进行专科专属的植物区系及地理演化研究具有重要的意义。基于3个叶绿体片段（psb A-trn H、rpl16和trn L-trn F）,对主要分布于东亚地区的鸡爪槭组（section Palmata Pax） 18个分类群的分化时间、祖先地理分布、物种扩散路径等进行了分析。叶绿体片段总长度为2,232bp,其中变异位点341个（15.2%）,有效信息位点231个（10.3%）; 18个鸡爪槭组内物种（包含亚种）被高度支持为单系群（99/95/1.0）,且组内物种间的支持度相对较高;鸡爪槭组内出现物种分化的时间多集中于中新世时期,组内物种的多样性速率保持相对稳定;根据Bio Geo Bears分析得出,东亚大陆局部地区是该组物种的祖先分布区,且现今分布于岛屿的物种分布在不同分支。通过讨论与分析得出:我国西南地区可能是鸡爪槭组植物的起源地;东海陆桥隐没与抬升,直接影响着鸡爪槭组物种的迁移与扩散;分布于亚热带亚洲大陆的鸡爪槭组物种,存在多次往同纬度高海拔地区扩散的现象。该研究有助于对东亚地区植物生物地理历史的进一步了解。
【文章来源】：生态学报. 2020,40(17)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【图文】：
鸡爪槭组物种的支系随时间累积趋势(a)及基于3个叶绿体DNA片段构建的鸡爪槭组植物分子定年结果图(b)
分子定年得出的物种树(图2)与基因树(图1)系统发育关系基本一致。结果显示:粗柄槭(A.tonkinense)较早从鸡爪槭组分化而出;临安槭(A.linganense)(浙江、安徽南)和飞蛾槭(A.sino-oblongum)(广东沿海)两个现代的局限分布种，分别约在19.92 Mya与15.58 Mya分化而来;12.42 Mya分化出鸡爪槭与羽扇槭的共同祖先，进而在4.18Mya分化出这两个物种;五裂槭(A.oliverianum)与其亚种台湾五裂槭(A.oliverianum subsp.formosanum)的分化时间约为2.91 Mya;藏南槭在4.71 Mya开始其种内亚种的分化(图2b)。LTT结果显示，鸡爪槭组内物种的多样性速率保持相对稳定(图2a)。2.4 生物地理分析
鸡爪槭组植物在进化的历程中，存在多次的生物地理事件。例如，鸡爪槭与羽扇槭约在4.18 Mya出现分化(图2)。鸡爪槭的现代分布区域极广，广泛分布于中国、朝鲜半岛及日本地区，而羽扇槭作为鸡爪槭最近缘的物种却仅仅局限分布于日本。与之相类似的还有五裂槭(广布种)与台湾五裂槭(台湾特有种)，两者的分化时间约在2.91 Mya(台湾岛形成时间约3—2 Mya)。两组物种的分化可能与第四纪冰期(开始于3—2 Mya)有直接的联系。第四纪冰期气候的变化导致了中国东海海平面的抬升与降低，在海平面下降时，亚洲大陆与日本、中国台湾等岛屿之间形成了东海陆桥，为分布于该地区的生物提供了迁徙的走廊[37,38]。而且，在4—3Mya左右时，青藏高原的持续隆起[39]，太平洋季风增强带来的丰沛降水[40]均对分布于东亚地区物种的扩散和多样化创造了客观条件。所以，对于鸡爪槭和五裂槭来讲，由于两物种较强的适应能力，冰期时可能借由东海陆桥分别扩散至日本岛、中国台湾岛，而冰后期两岛屿与亚洲大陆不再相连，地理隔离导致物种局地适应，而分别形成了现在的羽扇槭和台湾五裂槭(图3)。此外，依据中国植物志中的介绍，岭南槭种下包含分布于我国华南地区的岭南槭(原变种)与仅分布于中国台湾地区的小果岭南槭[1]，所以岭南槭也可能曾借由东海陆桥进行物种的迁徙(图3)。值得一提的是，纵观鸡爪槭组生物地理特征的结果，不难发现B区域物种是由A区域多次独立扩散而来的(图3)。而且，B区域物种同一进化分支中的姐妹种，多分布于A区域南部(亚热带地区)，例如:稀花槭，秀丽槭，杈叶槭(A.ceriferum)，中华槭等[1]。B区域多为高原地形，海拔较高，气温相对同纬度地区较低。所以，在周期性环境压力的背景下(例如:冰期与间冰期)，鸡爪槭组物种为寻求合适生境，可存在多次往B区域扩散的现象(图3)。Qiu等通过对多种落叶阔叶林植物进行研究发现，亚热带地区阔叶林存在局部地区高低海拔迁移的现象[38]。由此而言，鸡爪槭组物种在进化历程中，可能存在方向性的扩散过程。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国大陆北热带及亚热带地区樟科、壳斗科物种多样性及其生物地理格局分析[J]. 郑维艳,曾文豪,唐一思,石慰,曹坤芳. 生态学报. 2018(24)
[2]鸡爪槭种下分类群的DNA条形码筛选[J]. 高健,孟婉姮,杜芳,李俊清. 植物科学学报. 2015(06)
[3]槭属的系统演化与地理分布[J]. 徐廷志. 云南植物研究. 1998(04)
[4]槭树科的地理分布[J]. 徐廷志. 云南植物研究. 1996(01)
本文编号：3585947
【文章来源】：生态学报. 2020,40(17)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【图文】：
鸡爪槭组物种的支系随时间累积趋势(a)及基于3个叶绿体DNA片段构建的鸡爪槭组植物分子定年结果图(b)
分子定年得出的物种树(图2)与基因树(图1)系统发育关系基本一致。结果显示:粗柄槭(A.tonkinense)较早从鸡爪槭组分化而出;临安槭(A.linganense)(浙江、安徽南)和飞蛾槭(A.sino-oblongum)(广东沿海)两个现代的局限分布种，分别约在19.92 Mya与15.58 Mya分化而来;12.42 Mya分化出鸡爪槭与羽扇槭的共同祖先，进而在4.18Mya分化出这两个物种;五裂槭(A.oliverianum)与其亚种台湾五裂槭(A.oliverianum subsp.formosanum)的分化时间约为2.91 Mya;藏南槭在4.71 Mya开始其种内亚种的分化(图2b)。LTT结果显示，鸡爪槭组内物种的多样性速率保持相对稳定(图2a)。2.4 生物地理分析
鸡爪槭组植物在进化的历程中，存在多次的生物地理事件。例如，鸡爪槭与羽扇槭约在4.18 Mya出现分化(图2)。鸡爪槭的现代分布区域极广，广泛分布于中国、朝鲜半岛及日本地区，而羽扇槭作为鸡爪槭最近缘的物种却仅仅局限分布于日本。与之相类似的还有五裂槭(广布种)与台湾五裂槭(台湾特有种)，两者的分化时间约在2.91 Mya(台湾岛形成时间约3—2 Mya)。两组物种的分化可能与第四纪冰期(开始于3—2 Mya)有直接的联系。第四纪冰期气候的变化导致了中国东海海平面的抬升与降低，在海平面下降时，亚洲大陆与日本、中国台湾等岛屿之间形成了东海陆桥，为分布于该地区的生物提供了迁徙的走廊[37,38]。而且，在4—3Mya左右时，青藏高原的持续隆起[39]，太平洋季风增强带来的丰沛降水[40]均对分布于东亚地区物种的扩散和多样化创造了客观条件。所以，对于鸡爪槭和五裂槭来讲，由于两物种较强的适应能力，冰期时可能借由东海陆桥分别扩散至日本岛、中国台湾岛，而冰后期两岛屿与亚洲大陆不再相连，地理隔离导致物种局地适应，而分别形成了现在的羽扇槭和台湾五裂槭(图3)。此外，依据中国植物志中的介绍，岭南槭种下包含分布于我国华南地区的岭南槭(原变种)与仅分布于中国台湾地区的小果岭南槭[1]，所以岭南槭也可能曾借由东海陆桥进行物种的迁徙(图3)。值得一提的是，纵观鸡爪槭组生物地理特征的结果，不难发现B区域物种是由A区域多次独立扩散而来的(图3)。而且，B区域物种同一进化分支中的姐妹种，多分布于A区域南部(亚热带地区)，例如:稀花槭，秀丽槭，杈叶槭(A.ceriferum)，中华槭等[1]。B区域多为高原地形，海拔较高，气温相对同纬度地区较低。所以，在周期性环境压力的背景下(例如:冰期与间冰期)，鸡爪槭组物种为寻求合适生境，可存在多次往B区域扩散的现象(图3)。Qiu等通过对多种落叶阔叶林植物进行研究发现，亚热带地区阔叶林存在局部地区高低海拔迁移的现象[38]。由此而言，鸡爪槭组物种在进化历程中，可能存在方向性的扩散过程。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国大陆北热带及亚热带地区樟科、壳斗科物种多样性及其生物地理格局分析[J]. 郑维艳,曾文豪,唐一思,石慰,曹坤芳. 生态学报. 2018(24)
[2]鸡爪槭种下分类群的DNA条形码筛选[J]. 高健,孟婉姮,杜芳,李俊清. 植物科学学报. 2015(06)
[3]槭属的系统演化与地理分布[J]. 徐廷志. 云南植物研究. 1998(04)
[4]槭树科的地理分布[J]. 徐廷志. 云南植物研究. 1996(01)
本文编号：3585947
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