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为解决伊乐藻属(Iso?tes)在东北亚地区分类及进化路径不明的问题,研究人员开展了对北亚地区I. asiatica和I. maritima遗传与形态变异的研究。结果显示,不支持将I. asiatica视为独立物种,支持将北亚和北美I. maritima归为一种,有助于明晰该属分类。
在植物的奇妙世界里,有一种小小的植物 —— 伊乐藻(
Iso?tes),它虽然不起眼,却在植物进化的研究中占据着重要地位。伊乐藻属是石松类植物中独特的一群,对于探索植物进化和生理学的基本问题来说,它是绝佳的研究对象。然而,这个属却充满了谜团。一方面,其分类学存在诸多尚未解决的问题,物种之间广泛的杂交以及复杂的网状进化,让伊乐藻的 “家族图谱” 混乱不堪。另一方面,在东北亚地区,这里仅有刺孢伊乐藻(
I. echinospora)复合体的代表物种,相关研究却十分匮乏,许多关于它们的分类和进化路径的疑问悬而未决。就拿
I. asiatica和
I. maritima来说,
I. asiatica最初被描述时身份就存在争议,有人认为它是
I. echinospora的变种,后来又被当作独立物种,但它与
I. echinospora之间的遗传和形态差异并不明确。
I. maritima在北亚和北美都有分布,北亚地区的种群最初被当作
I. beringensis,它们的分类地位和起源同样是未解之谜。为了揭开这些谜团,来自国外的研究人员针对北亚地区被认为是
I. asiatica和
I. maritima的种群,开展了遗传和形态变异的研究。这项研究成果发表在《Aquatic Botany》上,对于准确划分伊乐藻属物种、明晰其进化路径有着重要意义。
研究人员为了深入探究这些问题,运用了多种关键技术方法。在样本采集上,他们在 2018 - 2021 年间,广泛收集了东北亚、东欧和北美的样本,共计 109 个,其中 101 个用于形态分析,41 个经硅胶干燥处理后用于分子分析,还采集了特定种群的根尖用于染色体计数。在遗传分析方面,运用了染色体计数、分子标记(如 LFY2int 区域分析)以及转录组分析等技术手段。
下面来看具体的研究结果:
- 遗传分析:通过染色体计数,确定了部分样本的倍性,如来自千岛群岛的 3 个I. asiatica样本和来自东欧的 1 个I. echinospora s.str. 样本为二倍体(2n = 2x = 22) ,来自堪察加半岛的 1 个I. maritima样本为四倍体(2n = 4x = 44)。对 LFY2int 区域的分析发现了一个独特的 B 分支,不过该分支在 RNA 测序中未被检测到。
- 物种分类地位研究:研究发现,欧洲和北亚的二倍体I. echinospora s.l. 在遗传和形态上没有明显分化。这表明,将I. asiatica当作独立物种缺乏足够依据,二者很可能就是同一物种。对于I. maritima,遗传分析显示,北亚太平洋地区的四倍体I. maritima和北美种群一样,起源于与I. echinospora以及北美I. bolanderi或I. howellii相近的二倍体祖先。结合它们在形态上的相似性,这有力地支持了将北亚和北美I. maritima的种群归为同一物种的观点。
综合研究结论和讨论部分,此次研究首次对北亚太平洋地区难以获取样本的I. echinospora复合体进行了大规模的联合形态学和遗传学分析。研究结果否定了I. asiatica作为独立物种的分类地位,重新明确了它与I. echinospora s.str. 的关系;同时也确定了北亚和北美I. maritima种群的同源性,统一了它们的分类。这不仅解决了长期以来伊乐藻属在东北亚地区分类混乱的问题,还为后续深入研究伊乐藻属的进化历程和分布规律提供了坚实的基础,推动了植物进化领域的发展,让人们对植物世界的奥秘有了更深入的认识 。