亚热带常绿阔叶林是全球生物多样性热点之一。相比乔木和灌木,林下草本植物的演化历史研究仍相对匮乏,尤其是依赖真菌获取营养的真菌异养植物(mycoheterotrophs)。这类植物不具备光合作用能力,其生存高度依赖特定真菌及森林生态系统,对环境变化极为敏感,在生态与进化研究中具有独特价值。然而,其群体历史和遗传格局的形成机制长期缺乏系统研究。
中国科学院华南植物园研究团队以完全真菌异养植物宽翅水玉簪(Burmannia nepalensis)为研究对象,结合叶绿体基因组、核微卫星标记及物种分布模型,系统解析了其在中国亚热带地区的遗传结构、种群历史及其驱动因素。研究发现:1)宽翅水玉簪种群内遗传多样性水平较低,但种群间存在显著遗传分化,这一分化主要受地理隔离与历史气候波动的影响;2)物种分布模型与分子数据一致表明,该物种在末次盛冰期存在多个避难所,主要分布于南岭、武夷山区及西南喀斯特地区,不支持传统“冰期南撤、间冰期北扩”的经典模式;3)种群历史动态分析显示,该物种在末次盛冰期后经历种群扩张,但约3000年前有效种群大小显著下降,可能与人类活动导致的生境破碎化密切相关。
该研究阐明了地理隔离与历史气候波动在塑造宽翅水玉簪遗传格局中的关键作用,并为中国亚热带地区存在多个北部冰期避难所提供了实证支持。同时,研究结果表明,依赖稳定森林生境的林下草本植物对环境变化与人为干扰高度敏感,亟需加强栖息地保护,以维持其长期存续。
相关研究成果以“Historical Climatic Fluctuations and Geographic Isolation Shaped the Phylogeographic Patterns of a Mycoheterotrophic Species in Subtropical China”为题近期发表在国际学术期刊Biological Diversity(《生物多样性》)上。中国科学院华南植物园石苗苗博士为论文第一作者,涂铁要研究员和张奠湘研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、广东省林木种质资源调查专项和广西喀斯特植物保育与恢复生态学重点实验室基金等资助。论文链接:https://doi.org/10.1002/bod2.70021

图1. 宽翅水玉簪(Burmannia nepalensis)的生境和形态。

图2. 基于物种分布模型预测的宽翅水玉簪在末次盛冰期(LGM)、中全新世(MH)及现今的潜在适生区分布。

图3. 基于核微卫星标记推断的遗传结构,以及基于质体基因组的单倍型分布与谱系关系。