青藏高原
擁有復(fù)雜的
地質(zhì)構(gòu)造演化歷史
豐富的地形地貌
和多變的氣候條件
為物種分化
和生物多樣性的形成
創(chuàng)造了條件
據(jù)不完全統(tǒng)計
青藏高原孕育了
至少1500屬
1.2萬種維管植物
其中超過20%的物種
為該地區(qū)的特有種
而這一比例
在喜馬拉雅山和橫斷山更高
長期以來
青藏高原這一“進(jìn)化的搖籃”
是如何形成的
一直是進(jìn)化生物學(xué)
和生態(tài)學(xué)領(lǐng)域
共同關(guān)注的重要科學(xué)問題
近日,蘭州大學(xué)劉建全教授團(tuán)隊系統(tǒng)梳理和總結(jié)了青藏高原物種形成方面的最新研究進(jìn)展,結(jié)合詳實的證據(jù)闡述了青藏高原植物物種形成過程中雜交的重要作用,并對該領(lǐng)域未來的研究方向進(jìn)行了展望。
圖片來源:蘭州大學(xué)新聞網(wǎng)
雖然地理隔離和不同生境導(dǎo)致的分化選擇一直被認(rèn)為是青藏高原物種形成的重要驅(qū)動力,但是大量群體基因組學(xué)的分析發(fā)現(xiàn)基因流在青藏高原很多植物類群的物種形成過程中是普遍存在的。
這可能是由于花粉和種子散播或其他因素使得原來隔離的群體發(fā)生了二次接觸。值得一提的是,種間雜交個體甚至是雜交群幾乎存在于青藏高原所有調(diào)查過的物種多樣性較高的類群中,表明很多物種仍處于物種分化的路上。頻繁發(fā)生的雜交為新物種的形成創(chuàng)造了機(jī)會。
雜交物種形成→新物種形成→產(chǎn)生生物多樣性的一種重要機(jī)制,其包括經(jīng)雜交后多倍化形成的異源多倍體和同倍體雜交物種形成兩種方式。
青藏高原的范圍和抬升歷史 圖片來源:蘭州大學(xué)新聞網(wǎng)
現(xiàn)有的證據(jù)表明青藏高原的多倍體物種具有非常復(fù)雜的進(jìn)化歷史,通常涉及到已經(jīng)滅絕的“鬼種”參與。
另外,如果兩個二倍體遺傳群體未能形成形態(tài)分化,但作為獨立進(jìn)化的譜系,其形成的多倍體往往難以被發(fā)現(xiàn)。這些因素的存在使得多倍體物種很容易被忽略。
隨著越來越多的植物類群中被發(fā)現(xiàn)廣泛存在著異源多倍體物種,研究推測多倍化對青藏高原物種形成的貢獻(xiàn)可能被低估了。
青藏高原物種多樣性形成的可能驅(qū)動因子
圖片來源:蘭州大學(xué)新聞網(wǎng)
同倍體雜交物種形成,即在染色體數(shù)目不發(fā)生改變的情況下,通過雜交形成新的物種被認(rèn)為是很少且不易發(fā)生的。但在青藏高原上,至少已經(jīng)報道了五個物種是由同倍體雜交形成的,包括高山松、江孜沙棘、紫果云杉、岷江柏木和居中虎榛子,高于全球其他區(qū)域報道的同倍體雜交物種形成案例。
高山松
江孜沙棘
岷江柏木
紫果云杉
圖片來源:植物智
特別是前期該研究團(tuán)隊提出并證明的同倍體雜交物種形成的分子遺傳學(xué)普適模型,最少只需要兩個控制生殖隔離性狀基因的重新組合即可快速形成新的雜交物種,這使得從理論上來講,同倍體雜交物種形成更為容易。
研究平行適應(yīng)性分化與物種形成關(guān)鍵基因鑒定的方法
圖片來源:蘭州大學(xué)新聞網(wǎng)
綜上所述,隔離、自然選擇和雜交可能共同驅(qū)動了青藏高原豐富的物種多樣性的形成。
研究團(tuán)隊也對未來該領(lǐng)域的發(fā)展指明了方向,即需要利用群體基因組學(xué)和分子遺傳學(xué)的手段鑒定物種形成過程中的關(guān)鍵基因。
同時,需要深入研究不同物種對于青藏高原特定生境平行適應(yīng)性分化導(dǎo)致生殖隔離的分子機(jī)制。
END
來源:蘭州大學(xué)新聞網(wǎng) 監(jiān)制:馬蓮 編輯:吳楠
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