来源:中国科学院武汉植物园 发布时间:2024/5/16 16:55:36
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中国科学家领衔揭秘猴面包树“前世今生”

 

2024年5月15日,由中国科学院武汉植物园/中国科学院中-非联合研究中心(以下简称“中-非中心”)牵头,联合英国伦敦玛丽女王大学、英国皇家植物园邱园、华大基因、马达加斯加塔那那利佛大学、肯尼亚国家博物馆、上海辰山植物园等科研机构,在《自然》杂志(Nature)发表了题为“The rise of baobab trees in Madagascar”的研究论文,系统阐明了全球关注的濒危植物类群——猴面包树属的多样性演化历史,提出马达加斯加应为该属的起源分化中心,研究通过综合遗传、生态、地理数据分析,重点揭示了马达加斯加猴面包树历史种群动态变化的驱动因素,并就其未来保护提出科学、有效的保护策略及建议。

马达加斯加是世界第四大岛,因其高度多样化及特有的生物区系,成为全球最重要的生物多样性热点区域之一,也是探讨生物演化与保护的“天然实验室”。 猴面包树属(Adansonia)是锦葵科木棉亚科落叶乔木,全球仅存8个种,其中6个种特有分布于马达加斯加,其余两种分别分布于非洲大陆和澳大利亚 (图1)。猴面包树类群个体寿命可达上千年,其果实可食用,树干储水丰富,树皮是手工制品和建筑原材料,在干旱条件下,还为各类动物提供水、食物和庇护所,因此被称为“生命之树”,在马达加斯加亦被喻为“森林之母”,具有极其重要的科学研究、经济、生态和人文价值。此外,猴面包树体型巨大、形态奇特,在当地形成了壮美的自然景观,每年吸引全球无数旅行者慕名而来(图2)。

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图1. 猴面包树属植物现今全球分布格局及IUCN濒危保护等级

受全球变化和栖息地破坏影响,近年来猴面包树属植物多样性保护成为学术界和大众广泛讨论的热点问题,尤其在马达加斯加,部分物种的个体数和适宜生境骤减,已有三种猴面包树被世界自然保护联盟濒危物种红色名录(IUCN Red List)列为濒危或极度濒危物种。同时,关于猴面包树属的起源中心及地理分布格局的形成历史仍存在较大争议。因此,尽快厘清猴面包树多样性格局的形成过程,通过系统的科学研究指导并制定更有效的保护策略已刻不容缓。

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图2. 位于马达加斯加穆隆达瓦的猴面包树大道(摄影:中-非中心)

研究人员通过对来自马达加斯加、塞内加尔和澳大利亚的8个猴面包树物种野生个体遗传信息解析,重建了猴面包树属演化历史,发现其物种多样性分化始于距今约2100万年前,该时间远晚于非洲和澳大利亚板块的分离及马达加斯加岛的形成(约1.6亿年前)。不仅如此,综合数据分析表明包括已形成洲际隔离或岛屿同域分布的猴面包树物种,在历史上均存在种间杂交情况,从而导致了属内全基因组水平上系统发育关系信号的不一致性(图3),依据研究揭示的历史同域杂交式样和实际的跨洋扩散可能性,提出马达加斯加岛应为现存猴面包树属冠群的起源分化中心。

同时,该研究通过整合全基因组计算的遗传多样性、历史种群数量及生态学数据分析,揭示了马达加斯加现存6种猴面包树物种间的生态位竞争格局,发现因全球海平面历史波动引起的岛屿面积变化,岛屿内山体隆起、火山喷发等地质演变因素,共同驱动着岛内猴面包树物种种群大小及分布的动态变化(图4)。由地质演变产生的丰富小生境异质性以及种间杂交可能造就了岛内猴面包树属物种的多样性,这为理解物种演化及分布格局的形成,尤其是马达加斯加特有生物多样性发生机制,提供了重要研究案例。

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图3. 猴面包树属8个种的系统发育关系与种间杂交历史

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图4. 马达加斯加猴面包树种群变化历史及其受地质事件、海平面变化等的影响

此外,研究还发现IUCN可能低估了马达加斯加猴面包树物种的现实濒危状况,通过对属内种间竞争及杂交影响的评估并综合基因组和生态学研究结果,对马达加斯加特定猴面包树物种分别提出了新的保护建议和策略,为有效保护该岛整体生物多样性提供了新的科学视角和重要参考依据。

研究人员同期在《自然》杂志上发表题为“The evolutionary history of baobabs and implications for?their conservation”的研究简报(Research Briefing)。

中国科学院武汉植物园王青锋研究员、万涛研究员为论文的共同通讯作者,万俊男博士、王生位博士、英国伦敦玛丽女王大学Andrew R. Leitch教授、英国皇家植物园邱园Ilia J. Leitch 教授、华大基因简建波博士为共同第一作者。该研究得到了中-非中心、国家自然科学基金等项目资助。该成果是武汉植物园/中-非中心长期与非洲、欧洲等相关科研机构紧密合作实施非洲生物多样性研究与保护的阶段性总结,团队先期已在包括《自然-植物》(Nature Plants,2018),《自然-通讯》(Nature Communications,2021)等期刊发表了系列相关研究论文。

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