中科院学者最新发布Nature文章

【字体: 时间:2018年02月02日 来源:生物通

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  中国拥有约30,000种维管植物,是全球植物多样性最丰富的国家之一。因此,中国植物区系的系统发育演化历史一直是全世界学者极为关注的科学问题。

  

中国科学院植物研究所,南京林业大学,美国佛罗里达大学和澳大利亚国家标本馆的研究人员发表了题为“Evolutionary history of the angiosperm flora of China”的文章,通过重建中国被子植物的系统发育树和时间树,结合物种分布数据,揭示了中国被子植物系统发育多样性形成的时空格局。

这一研究成果公布在2月1日国际著名学术期刊Nature上,文章的通讯作者为植物研究所陈之端研究员,植物所外籍特聘研究员、美国佛罗里达大学教授Pamela S. Soltis和Douglas E. Soltis,以及美国霍普学院教授Jian-Hua Li。第一作者为植物研究所鲁丽敏、刘冰、叶建飞、杨拓、李洪雷、孙苗,以及南京林业大学的毛岭峰。

物种多样性是系统与进化生物学、生物地理学和生态学的核心研究问题之一。一个地区较高的物种多样性可能是由于类群近期的快速辐射进化所致,也可能是该区域物种长期积累和保存的结果。中国拥有约30,000种维管植物,是全球植物多样性最丰富的国家之一。因此,中国植物区系的系统发育演化历史一直是全世界学者极为关注的科学问题。

最新研究发现,从时间上看,中国约66%的被子植物属是在中新世以后出现的;在过去的3000万年中,草本植物比木本植物经历了更加快速的分化。从空间上看,中国东部和西部植物的分化格局存在显著差异:东部的被子植物属平均分化时间较早,系统发育离散,系统发育多样性较高;而西部的植物属则正好相反。

研究人员通过进一步对比分析草本植物属和木本植物属的分化格局发现,中国西部是许多草本植物的分化中心,3000万年以来,草本植物属分化的比例远远高于木本植物属;而中国东部对草本植物起到了“博物馆”的保存效应,对木本植物则兼具“博物馆”和“摇篮”的作用,在整个地质历史中草本和木本植物属的分化速率基本一致。


中国被子植物属平均分化时间的空间分布。从左到右分别表示所有属、木本属和草本属。

  a-c:中国被子植物属的平均分化时间;d-f:每个网格中最年轻25%属的平均分化时间;g-i:每个网格中最老25%属的平均分化时间。j-i:零模型检验年轻的(蓝色网格)和古老的(红色网格)分化中心。

这项研究通过模拟构建物种水平的生命之树,对比分析中国被子植物属和种水平系统发育多样性的时空格局,明确了属、种水平分别应该重点保护的热点地区(属水平:广东、广西、贵州和海南;种水平:云南),并建议在中国东部建立跨省区的自然保护区和国家公园,从而更加系统地保护该区域较高的系统发育多样性,使得起源早的孑遗成分和近期分化的新类群得到更好的保护。

简化基因组测序

作者简介:

陈之端

1964年5月生,1985年毕业于山东大学生物系。1992年在中国科学院植物研究所获得博士学位,并留所工作,先后任研究实习员、助理研究员、副研究员,1997年起任研究员,1999年起任博士生导师。目前担任中国科学院植物研究所系统与进化植物学国家重点实验室植物系统发育重建创新研究组组长、Journal of  Systematics and Evolution(原《植物分类学报》)共同主编。1995年在美国佛罗里达大学进行合作研究。1995、1999、2000、2002和2006年曾分别在美国佛罗里达大学、瑞士苏黎世大学、英国邱园、美国哈佛大学和美国华盛顿史密森研究所进行合作研究。

近年来一直从事植物系统发育重建和生物地理学方面的研究,即利用多学科的手段,在较高分类阶元上,探讨植物的系统发育关系和演化,并将形态学、古植物学、分子系统学以及生物地理学的研究结果相结合,研究植物类群的起源、分化和现代地理格局及其成因。目前的主要研究工作集中在:

(1)利用基因、基因组、形态学以及生物地理学等证据探讨被子植物大类群的系统发育和进化;

(2)利用进化发育生物学手段,通过研究关键性状相关基因与植物系统发育之间的关系,探讨关键创新性状的进化。  

 曾主持完成过国家自然科学基金委青年基金和美国国家地理学会(NGF)基金项目各1项,国家自然科学基金委面上项目三项,中国科学院指示创新方向性项目一项,还分别与路安民研究员和吴征镒院士共同主持过国家基金委重点项目各一项,作为合作者与美国密西根大学仇寅龙博士合作完成一项国家基金委海外青年学者合作基金项目。参加科技部国家重点基础研究发展计划项目(973)和国家自然科学基金委基金重点项目各一项。2005年获云南省自然科学一等奖一项(本人排名第二)。在AJB、LJPS、MBE、MPE、Nature、NP、PNAS、PPEES、Taxon等重要国际刊物(SCI收录期刊)上单独或合作发表论文60余篇。

原文标题:

Evolutionary history of the angiosperm flora of China
 

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