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前沿進展 | 張憲春研究員課題組揭示蕨類植物孢子強擴散能力下生態(tài)適應塑造的遺傳分化格局
研究背景
在生物演化過程中，基因流常常扮演著消除特征性變異、維持遺傳同質性，進而阻礙群體遺傳分化的角色。以往研究認為，在具有高強度擴散潛力的類群中，遺傳分化通常難以形成和維持的。
然而，近年來不少研究表明，擴散能力強的類群也可以形成顯著的群體遺傳結構，但這種“擴散-基因流”悖論的形成機制尚不清楚。蕨類植物在維管植物中占據(jù)著重要的演化地位，具有獨特的生活史，孢子體和配子體均獨立生活。蕨類可產生大量孢子，孢子能夠借助風力進行長距離遷移，但蕨類孢子的擴散能力與其遺傳分化格局的關系還缺乏深入研究。
圖a-d，中華蹄蓋蕨復合群的南北遺傳分化模式；
圖e-f，環(huán)境異質性與中華蹄蓋蕨復合群群體遺傳分化的聯(lián)系。
中國植物學會理事、中科院植物所張憲春研究組選取亞洲溫帶廣布的二倍體同型孢子蕨類——中華蹄蓋蕨復合群Athyrium sinense complex為研究對象，通過簡化基因組測序獲取全基因組范圍內有代表性的遺傳多樣性位點，進行群體遺傳分析，揭示了該復合群以東亞35°N（即秦-巴山脈以北）為分界線，南北群體在遺傳、形態(tài)和生態(tài)位上存在顯著分化。
群體歷史和分布區(qū)模擬表明，該類群是在第四紀氣候變化下從亞洲東北部向西南部的喜馬拉雅-橫斷山地區(qū)遷移。相關性檢驗和冗余分析的結果不僅支持該復合群具有較強的擴散潛力，同時表明35°N南北的氣候差異是造成現(xiàn)今分化格局的關鍵。此外，研究人員還論證了林冠郁閉度、季風方向以及生境連續(xù)性等因素均可對基因流產生影響。該研究為深入理解蕨類植物的時空演化提供了新的見解，并強調即使有強擴散潛力的存在，生境異質性仍能有效地驅動遺傳分化。
研究成果于3月7日在線發(fā)表于國際學術期刊Molecular Ecology上。植物所博士研究生梁思琪為論文第一作者，張憲春研究員和衛(wèi)然副研究員為論文共同通訊作者。研究得到國家自然科學基金和中科院青促會項目的支持。
張憲春研究員
個人簡介
張憲春研究員主要從事蕨類植物分類和系統(tǒng)及蕨類植物進化研究，主編和參編專著30余部，相關研究成果發(fā)表在Genome Biology and Evolution, BMC Genomics, TAXON, Molecular Phylogenetics and Evolution等國際學術雜志上。
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