多倍体驱动的生态位分化与地理分布格局：以美洲孔颖草属植物为例

本综述系统阐述了多倍体（polyploidy）通过基因组加倍（2n=60→2n=120/180）驱动孔颖草属（Bothriochloa）植物生态位分化的机制。研究结合生态位模型（ENM）和主成分分析（PCA-env），揭示高倍性细胞型具有更广的生态幅，适应暖干高辐射环境，为多倍体进化理论提供了重要案例支撑。

　　

研究亮点

我们的研究结果揭示了倍性水平与美洲孔颖草属细胞型的生态位和地理分布之间存在紧密关联。六倍体细胞型（2n = 60）主要分布在潮湿温带的南美洲地区，而更高倍性的细胞型（2n = 120, 2n = 180）则占据了北美更温暖、更干旱的广泛生境。

讨论

我们的结果清晰地表明，在美洲的孔颖草属细胞型中，倍性水平与其生态位和地理分布之间存在强烈的关联。六倍体细胞型（2n = 60）主要分布在南美洲湿润温带的区域，这些地区对应着热带和亚热带草原、稀树草原和灌木林地等生物群落。相比之下，更高倍性的细胞型（2n = 120, 2n = 180）则适应了北美更广泛、通常也更严酷的气候条件，占据了像沙漠和干旱灌木丛这类更温暖、更干旱的生物群落。这种生态位分化得到了PCA-env分析和响应曲线结果的有力支持，表明水汽压、太阳辐射和温度范围等关键气候变量是驱动细胞型间生态位差异的主要因素。这些发现与“多倍体化促进生态位分化”的假说高度一致，基因组加倍似乎赋予了高倍性细胞型更强的环境适应能力，使其能够开拓其六倍体祖先可能无法生存的新栖息地。这种生态位扩展可能解释了为什么高倍性细胞型在美洲呈现出不连续的地理分布格局。

结论

我们的研究提供了强有力的证据，表明多倍体在塑造美洲孔颖草属物种的生态位和间断地理分布中扮演着核心角色。更高倍性的细胞型表现出更广泛的气候耐受性，并且主要与更温暖、更干燥、太阳辐射更强的环境相关联，这表明基因组加倍促进了它们对更严酷条件的适应。这些发现强化了多倍体可以缓解环境胁迫的观点，是推动植物在气候梯度下进行生物地理扩张的关键进化机制。