氣候變化是加速物種滅絕和驅(qū)動物種適應(yīng)性進化的重要環(huán)境因子，不同地質(zhì)時期氣候劇烈波動對地球生態(tài)系統(tǒng)塑造起到關(guān)鍵作用。生物群系作為具有自身獨特外貌特征且受制于特定氣候條件的自然群落，呈現(xiàn)為有形的生態(tài)進化單元，是從宏觀尺度理解生命演化過程的重要載體。熱帶雨林是當今地球陸地生態(tài)系統(tǒng)中起源最為古老的生物群系，或在白堊紀中期開始出現(xiàn)。相比于其他生物群系，熱帶雨林擁有全球最高的年均降水量和平均氣溫，其分布區(qū)在占全球不足7%的陸地面積基礎(chǔ)上孕育了全球近半數(shù)生物物種，是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)中物種多樣性與生產(chǎn)量最高的生物群系，在調(diào)節(jié)全球氣候與維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮重要作用。
目前，全球氣候變化事件在很大程度上影響眾多生物群系演化歷史已是學(xué)界共識，但關(guān)于“古氣候變化事件是否影響熱帶雨林動態(tài)演化歷史過程”這一問題尚存爭議。部分研究認為，古氣候變化事件對熱帶雨林動態(tài)演化歷史影響有限，熱帶雨林可能長期保持相對穩(wěn)定的高溫、高濕環(huán)境條件，并使其物種分化速率長期趨于恒定狀態(tài)，因此其物種多樣性隨時間持續(xù)且穩(wěn)定的積累，這一過程被視為熱帶雨林物種多樣化的重要演化模式。也有研究認為，熱帶雨林物種多樣化歷程可能受到全球氣候變化事件的影響，其物種分化速率在不同時期可能存在明顯波動而非長期趨于恒定，但相關(guān)研究大多關(guān)注熱帶雨林類群在新生代時期的演化歷史。
棕櫚科隸屬于被子植物單子葉鴨跖草分支，包含約184屬2500種。其中，超90%的物種分布于熱帶雨林地區(qū)，是探討熱帶雨林演化歷史的理想對象。近日，中國科學(xué)院華南植物園研究員葛學(xué)軍團隊聯(lián)合國內(nèi)外多家單位的科研人員，基于葉綠體系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)手段構(gòu)建的棕櫚科屬級系統(tǒng)發(fā)育框架，結(jié)合NCBI等網(wǎng)站釋放的一代測序與二代測序所得葉綠體序列數(shù)據(jù)擴大對棕櫚科在物種水平的取樣（共取樣該科181屬604種），并在此基礎(chǔ)上，通過整合系統(tǒng)發(fā)育重建、分子時間標定及物種多樣化過程分析等研究手段，研究了棕櫚科中新世之前的動態(tài)演化歷史過程。同時，研究人員以棕櫚科為例，結(jié)合熱帶雨林其他代表類群的研究數(shù)據(jù)剖析了該群系動態(tài)演化歷史過程與全球古氣候變化事件之間的關(guān)系。
結(jié)果表明，基于物種水平擴大取樣與大量葉綠體序列數(shù)據(jù)構(gòu)建的棕櫚科系統(tǒng)發(fā)育框架，部分節(jié)點相較于前期基于葉綠體基因組學(xué)數(shù)據(jù)所得該科屬級系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系獲得了更高支持；棕櫚科在白堊紀中期約108.3百萬年前開始分化，該科多個分支可能發(fā)生過物種輻射分化事件；在白堊紀中期至中新世之前的漫長地質(zhì)歷史時期，棕櫚科物種分化速率隨全球平均氣溫波動出現(xiàn)過明顯變化，大體呈現(xiàn)為隨全球氣溫下降而降低、隨全球升溫而增加的趨勢；棕櫚科物種滅絕速率自漸新世開始顯著增加，與同時期開始出現(xiàn)的全球較低平均氣溫在時間尺度上相吻合。
該研究是目前對棕櫚科在物種水平取樣最廣泛的系統(tǒng)進化研究，從葉綠體基因組學(xué)數(shù)據(jù)的角度深度解析了棕櫚科類群系統(tǒng)演化關(guān)系，增進了學(xué)界對該科物種多樣化歷史的認識，為理解熱帶雨林動態(tài)演化歷史過程與全球古氣候變化事件之間的關(guān)聯(lián)性提供了重要參考。
相關(guān)研究成果以Pre-Miocene evolutionary dynamics of tropical rainforests from a dated phylogeny of the palm family為題，發(fā)表在《新植物學(xué)家》（New Phytologist）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、中國科學(xué)院、廣東省等的支持。
論文鏈接
棕櫚科多樣化分析結(jié)果
本文鏈接：熱帶雨林動態(tài)演化歷史研究取得進展http://www.sq15.cn/show-12-1582-0.html
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