熊果越桔谱系地理与叶绿体捕获的进化研究揭示环北极分布格局

《Brain, Behavior, & Immunity - Health》：Distribution and pathogenicity of Cicer arietinum infecting fungi in Tunisian agricultural lands

本研究针对熊果越桔在环北极、高山及沿海生境分布与其加州多样性中心间的进化关系问题，通过大规模采样并测序ITS和叶绿体基因rpl32-trnL，发现该物种存在典型谱系与叶绿体捕获形成的隐性谱系。结果表明两个谱系具有明确地理分化，西海岸谱系在欧洲占主导地位，暗示白令陆桥为主要扩散路径，而谱系间杂交可能导致四倍体种群形成，为植物跨大陆扩散机制提供了新见解。

　　

熊果越桔作为一种广泛分布于环北极、高山及沿海地区的常绿灌木，其独特的生态位与加州植物区系这一物种多样性中心形成鲜明对比。这种分布格局引出了一个关键科学问题：广泛分布的环北极物种如何与区域性多样性中心产生进化关联？为揭示熊果越桔与其他熊果属物种的系统发育关系，并探究其环北极分布范围内的变异模式，研究人员开展了一项跨越大陆尺度的谱系地理学研究。

研究团队对熊果越桔进行了大规模采样，通过测序核糖体内转录间隔区序列和叶绿体基因座rpl32-trnL，构建了系统发育树和单倍型网络。这项研究最终发表于《Brain, Behavior, 》期刊，为理解植物跨大陆扩散机制提供了新的证据。

关键技术方法包括：广泛采集熊果越桔样本覆盖其分布范围，使用ITS和叶绿体rpl32-trnL作为分子标记进行测序分析，构建cpDNA系统发育树和单倍型网络进行谱系划分，通过地理分布统计明确各谱系的空间格局。

研究结果

cpDNA系统发育与谱系分化

通过叶绿体DNA构建的系统发育树显示，熊果越桔样本分为两个明显不同的谱系，这两个谱系对应着不同的广阔地理区域。分析表明其中一个谱系可能通过叶绿体捕获事件形成，即一个物种通过杂交从另一个物种获得叶绿体基因组。

地理分布格局

两个谱系虽然都有广泛分布，但具有明显的地理偏好性。携带捕获叶绿体的谱系主要分布于北美西海岸，并在欧洲样本中占据主导地位；而典型谱系则主要分布在北美东部和北部，在欧洲也有少量样本。这种分布模式表明白令陆桥可能是主要的扩散路径，但不是唯一路径。

谱系杂交与多倍化

两个谱系之间的生殖交流可能是导致该物种分布区内出现四倍体种群的重要原因。这种杂交事件可能促进了熊果越桔对不同环境的适应能力，从而维持了其广阔的分布范围。

研究结论与意义

本研究首次在熊果越桔中发现了典型的系统发育谱系和通过叶绿体捕获形成的隐性谱系共存的现象。两个谱系的地理分布模式不仅揭示了植物跨大陆扩散的历史路径，特别是强调了白令陆桥在连接欧亚与北美植物区系中的重要作用，同时为理解环北极植物分布格局的形成机制提供了新的视角。谱系间杂交可能导致的多倍化现象，进一步说明了杂交在植物适应和进化中的重要价值。这些发现对保护生物多样性、预测气候变化对物种分布的影响具有重要的理论与实践意义。