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昆明植物所在唇形科青蘭屬分類學與生物地理學研究方麵取得進展

  亞洲內陸雖然氣候幹燥、環境嚴酷,但伊朗-安納托利亞高原(Irano-Anatolian)及中亞山區(Mountains of Central Asia)卻是重要的全球生物多樣性熱點地區。已有的研究多集中於亞洲內陸的旱化過程及濕度變化,而在幹旱環境對植物多樣化的影響方麵的研究卻鮮有報道。另外,中亞和西亞與青藏高原(The Qinghai-Tibetan Plateau, QTP)這一生物多樣性熱點地區在植物區係上聯係廣泛。一些植物類群起源於青藏高原並遷移至亞洲內陸(即“走出青藏高原”(“Out-of-QTP”)假說),而另一些植物類群則可能起源於中亞和西亞,再擴散至青藏高原並發生多樣化,但卻缺乏深入的研究和論證。 

  青蘭屬(Dracocephalum L.隸屬於唇形科荊芥亞科,分布於北溫帶,共約70種。該屬植物在青藏高原高海拔地區、中亞及西亞的草原荒漠區兩種截然不同的生境與氣候類型下發生了強烈的物種分化,正是解釋上述地理分布格局的理想植物類群。中國科學院昆明植物研究所“植物分類與演化”專題攻關組通過與國內外同行合作,共收集了來自東亞、中亞、歐洲、北美共15個國家的66個青蘭屬物種,利用葉綠體序列(rpl32-trnLtrnL-trnFycf1ycf1-rps15)、核基因(ITS, ETS)和低拷貝核基因序列(AT3G09060, AT1G09680)全麵開展了青蘭屬的分類學、係統學與生物地理學研究。 

  分子係統學研究結果表明神香草屬和扁柄草屬均應並入青蘭屬。結合小堅果、花萼等形態特征,本研究重新界定了青蘭屬的範圍並提出了將其劃分為九個組的屬下新分類係統。生物地理學研究結果表明,青蘭屬起源於中亞、西亞及西伯利亞南部,在中新世發生了快速的輻射分化,並在上新世時先後兩次從中西亞擴散至青藏高原及鄰近地區。中亞的幹旱氣候加速了青蘭屬在該區域的快速分化,而青藏高原的隆升則導致了青蘭屬植物在該地及鄰近地區的快速多樣化。本研究為進一步探討北溫帶植物多樣性,尤其是理解青藏高原與中亞內陸植物區係的起源與聯係,提供了新的研究案例與視角。 

  研究成果以Phylogeny and biogeography of the northern temperate genus Dracocephalum s.l. (Lamiaceae)為題在進化生物學主流期刊Cladistics在線發表。中國科學院昆明植物研究所陳亞萍博士為論文第一作者,向春雷研究員和內布拉斯加大學科尼分校的Bryan Drew博士為論文共同通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金項目青年基金(31800168)、雲南省“優秀青年”(2019FI009)以及中國科學院“西部之光”人才項目等共同資助。 

  原文鏈接

  1. 青蘭屬(Dracocephalum)的形態特征。(a) D. moldavica; (b) D. oblongifolium; (c) Dpaulsenii; (d) D. peregrinum; (e) D. purdomii; (f) D. ruyschiana; (g) D. tanguticum; (h) D. officinalis; (i) D. royleanum; (j) D. argunense花萼, 示其萼齒間的小瘤狀結構; (k) D. bipinnatum花冠解剖, 示其花藥水平張開; (l) D. rigidulum的苞片,示其邊緣具長芒狀刺齒。 

 

2. 基於低拷貝核基因PPRAT3G09060, AT1G09680)序列構建的青蘭屬係統發育關係及生物地理學研究結果 

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