多倍體是物種形成、基因組進化和生物多樣性維持的重要機制,也是農作物從頭馴化的經典策略,但多倍體如何持續存在並取得進化成功尚不清楚。
版納植物園生物地理與生態學研究組韓廷申副研究員與合作者一起,在前人工作的基礎上,歸納總結了三種驗證多倍體是否取得進化成功的假說(圖1),即多樣化假說、長存活時間假說和適應性假說。其中多倍體適應性假說,即“多倍體是否可以在擴散過程中持續存在並適應新環境”,可能是唯一能够在群體水准和可以預見的時間尺度上得到檢驗的假說。為對該假說進行檢驗,該研究以分佈於橫斷山區的兩個成功的蔊菜屬多倍體物種(高蔊菜和沼生蔊菜)為對象,通過綜合物種形成建模、比較譜系地理分析和生態位重建,驗證了兩種多倍體的雜交起源,及在橫斷山區從南到北反復拓殖的群體歷史(圖2)。基於兩年同質園實驗的證據表明,在此過程中,多倍體種群的適應能力呈現出沿緯度梯度提高的趨勢。上述研究結果支持多倍體取得進化成功的適應性假說,表明多倍體可以通過調整適應性來應對擴張過程中的選擇壓力。該研究是對多倍體適應性假說的實證檢驗,將為多倍體的適應性進化研究提供新的見解。相關成果以Adaptive responses drive the success of polyploid yellowcresses(Rorippa,Brassicaceae)in the Hengduan Mountains,a temperate biodiversity hotspot為題,線上發表於植物學期刊Plant Diversity。
該項目在橫斷山區開展野外調查和取樣工作過程中,由已畢業碩士生鄭全晶發現並命名了一個十字花科蔊菜屬植物新種,橫斷山蔊菜(Rorippa hengduanshanensis)。該新物種主要分佈在橫斷山區的洱源、劍川、大理、麗江、寧蒗和香格里拉等海拔1500米至3000米的區域。橫斷山蔊菜是該屬近十餘年來唯一命名的新物種,其發現有助於瞭解橫斷山區的植物多樣性組成。相關成果以A newRorippaspecies(Brassicaceae),R. hengduanshanensis,from the Hengduan Mountains in China為題,發表於分類學期刊Phytotaxa。
圖1檢驗多倍體是否取得進化成功的三種方法(多樣化、長存活時間和適應性)
圖2高蔊菜的橫斷山南部(a)和北部(b)居群及其適應性擴散示意圖(c)