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为明确中国北方和中部红豆杉（Taxus）物种分布边界及谱系分化机制，研究人员整合多标记分子数据、叶形态与生态数据，开展其分类地位和空间遗传模式研究。结果明确了物种界限，揭示了遗传分化及环境影响。该研究为植物保护和演化研究提供重要依据。
在神秘的植物世界里，有这样一群古老而珍稀的树种 —— 红豆杉。它们被称为植物界的 “活化石”，不仅有着极高的药用价值，其紫杉醇更是广泛应用的抗癌药物，而且在木材和观赏领域也备受青睐。然而，由于复杂的演化历史和较高的表型可塑性，亚洲红豆杉物种的分类地位和种群评估一直存在争议。在中国北方和中部，秦岭、大巴山等山脉地区的红豆杉物种分布边界模糊不清，到底是哪些因素塑造了它们如今的分布格局和遗传差异，这一系列问题困扰着植物学家们。为了解开这些谜团，来自中南林业科技大学的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《BMC Plant Biology》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集上，他们在 2022 - 2023 年对秦岭、大巴山、太行山和巫山的红豆杉自然分布区进行全面调查，采集了 27 个野生种群的 177 个个体样本。分子研究方面，选择 trnL - trnF、rbcL 和 ITS 三个标记进行测序分析；通过叶形态测量和几何形态计量学方法分析叶片形态；利用多源数据进行生态位分类、重叠分析和假设检验；运用多种软件进行系统发育、种群遗传和生态位建模等分析。
研究结果如下：
- 条形码系统发育分析：对 177 个个体的测序分析显示，其被分为三个不同分支，分别对应中国红豆杉（T. chinensis，TC）、南方红豆杉（T. mairei，TM）和秦岭红豆杉（T. qinlingensis，TQ），种间遗传距离大于种内，明确了它们的遗传差异。
- 叶形态计量分析：判别分析（DA）和典型变量分析（CVA）表明，三种红豆杉叶形差异显著，TC 和 TM 叶形更相似，TQ 则较为独特，主成分分析（PCA）也进一步验证了这一结果，同时发现不同种在叶长、周长等形态特征上差异明显。
- 生态位特征分析：三种红豆杉的年平均温度、降水量和海拔范围不同，生物群落生态位从 TQ 到 TC 和 TM 逐渐从森林 / 灌丛向温带季节性森林和热带季节性森林 / 雨林过渡，空间分析显示 TC 和 TQ 生态位重叠较高，同时确定了影响种间生态位分化的关键变量。
- 单倍型 / 核糖体型地理分布：共鉴定出 17 个叶绿体 DNA（cpDNA）单倍型和 21 个核糖体 DNA（nDNA）核糖体型，分属于三个分支，不同种有各自的优势单倍型和核糖体型，且分布具有地域特征。
- 遗传多样性和分化分析：物种水平上，TC 的 cpDNA 多样性最高，TM 的 nDNA 多样性最高，TQ 各项指标相对较低。种群遗传分析表明，研究区域内红豆杉自然种群分为三个遗传谱系，种间遗传分化显著，基因流较低，且遗传距离与地理距离显著相关。
- 种群动态和潜在迁移廊道分析：中性检验和错配分布分析表明，研究区域内红豆杉物种近期未经历扩张，但末次盛冰期（LGM）后有扩张迹象。生态位模型（eENM）预测了不同时期适宜分布区的变化，发现从 LGM 到未来，适宜分布区先增后减，且分布中心发生转移，同时确定了影响分布的关键因素和潜在迁移廊道。
- 遗传、形态和生态相关性分析：综合模型表明，基因型对种间分化贡献最大，其次是生态位，表型贡献最小。结构方程模型（SEM）揭示了环境变量、叶性状、分布适宜性和遗传变异之间的复杂关系。
研究结论和讨论部分指出，该研究利用整合分类学方法，明确了中国北方和中部红豆杉物种的分类地位和分布边界，确定了岷山、大巴山和秦岭山脉为关键边界区域。地质事件（如秦岭及周边山脉的快速隆起）、气候波动（冷干效应和冰期 - 间冰期循环）以及地理和海拔梯度上的栖息地异质性，共同促进了种间适应性分化。三个物种可能在第四纪冰期分别在秦岭中东部、大巴山东南部和巫山山脉独立演化，冰期后在山脉交汇处二次接触。秦岭 - 大巴山 - 巫山山脉廊道对维持物种遗传和生态完整性至关重要，为物种在气候变化下的迁移提供了通道。这项研究为揭示红豆杉物种的分类地位和遗传变异模式提供了有力证据，对中国中部地区珍稀植物的保护和演化研究具有重要意义，也为其他古老森林物种的研究提供了参考范例，有助于推动植物保护和生态恢复工作的开展。
