以菊科风毛菊属为模型探究青藏高原-喜马拉雅-横断山区域温带高山植物多样性形成机制

为揭示青藏高原-喜马拉雅-横断山区域(THH)温带高山植物多样性形成机制，研究人员以风毛菊属(Saussurea)为模型，整合系统发育、生态位建模和气候稳定性指数(CSI)分析，发现横断山脉兼具"进化摇篮"与"避难所"双重功能，晚中新世 speciation rate 倍增与地形异质性、适度气候振荡及年降水>400mm密切相关。该研究为理解山地生物多样性形成机制提供了新范式。

　　

地球上最富集的温带高山植物区系隐藏在青藏高原-喜马拉雅-横断山(THH)区域，这片被称为"世界屋脊"的神秘地带孕育着约2万种种子植物，其中横断山脉更是以8600种植物、25%的特有率成为全球生物多样性热点。然而，这片"植物王国"的演化密码至今仍未完全破解——究竟是地质抬升、气候振荡还是生态位分化主导了这场生命奇迹？西班牙科学创新部资助的研究团队选择菊科风毛菊属(Saussurea)作为"解密钥匙"，这个包含460-493种的旗舰类群在THH集中分布了235种，其海拔适应跨度从1000米直至惊人的6400米，堪称高山植物适应性辐射的活教材。

研究人员采用靶向捕获技术获取1061个核基因位点，构建了涵盖324种(占属内70%多样性)的超样本系统发育框架。通过整合多学科数据与创新性气候稳定性指数(CSI)分析，发现横断山脉同时扮演着"进化摇篮"与"避难所"的双重角色：晚中新世(7-5.3 Ma)出现的物种形成速率倍增事件与区域地形异质性、适度气候振荡形成完美耦合，而更新世期间相对稳定的气候条件则显著降低了灭绝风险。值得注意的是，年降水量>400mm的阈值效应与持续存在的双向生物地理交流共同塑造了当前格局，这一发现为"山地地球生物多样性假说"(MGH)提供了实证支持。

关键技术包括：(1)基于489-1057个核基因位点的串联法与溯祖法(ASTRAL)系统发育重建；(2)结合化石标定的生物地理模型(BayArea)；(3)气候稳定性指数(CSI)空间建模；(4)生态位分化量化分析。样本覆盖THH、中亚、东亚等全部分布区，254个物种为首次测序。

【主要发现】

1. 系统发育框架：所有建树方法均支持风毛菊属单系性，并解析出三大地理支系(THH、中亚、东亚-北半球)，拓扑冲突仅存在于支系内部。

2. 生物地理历史：横断山脉作为祖先分布区的概率达78%，晚渐新世(28.2 Ma)起源后经历多次扩散-隔离循环，中亚与THH间存在显著双向迁移(每百万年0.12-0.15次)。

3. 多样化动态：晚中新世(7.2 Ma)出现 speciation rate 峰值(0.41种/百万年)，较前期提高2.1倍，与季风强化期高度吻合。

4. 环境驱动因子：海拔梯度每增加1000米，物种丰富度提升17%；CSI分析显示THH核心区气候稳定性高于周边30%，而400mm降水等值线与物种密度分布边界惊人一致。

讨论部分揭示了THH作为"超辐射"区域的特殊机制：不同于单纯的 speciation rate 提升或 extinction rate 降低，这里形成了二者协同优化的"黄金组合"——陡峭的环境梯度促进生态位分化，复杂地形维持生殖隔离，而适度的气候振荡既刺激适应性分化又避免大规模灭绝。该研究为理解全球变化下的高山生物多样性保护提供了新视角：维持降水格局与地形复杂性可能比单纯追求温度稳定更为关键。论文发表于《Molecular Phylogenetics and Evolution》，其方法论框架可推广至其他山地生物多样性热点研究。