分子生物地理學研究顯示溫帶木本竹子起源于亞洲

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分子生物地理學研究顯示溫帶木本竹子起源于亞洲

溫帶木本竹子分支 （即竹亞科青籬竹族）是亞高山寒溫帶針葉林的重要成分，包括了我國最重要的經(jīng)濟竹種——毛竹，也包括了大熊貓在其自然棲息地取食的全部竹種，特別是箭竹類。這一重要的竹子家族于何時何地起源、演化，又如何形成現(xiàn)今的東亞—北美、以及東亞—南亞—非洲間斷分布格局？這些問題一直存在爭論：亞洲起源假說或亞洲外起源假說。最近，中國科學院昆明植物研究所研究員李德銖和郭振華領(lǐng)導的研究團隊通過國際合作，基于廣泛取樣、多個葉綠體片段的數(shù)據(jù)和化石證據(jù)開展了溫帶木本竹子的分子生物地理學研究，深入探討了該類群的地理起源與演化。

該研究團隊通過選取涵蓋青籬竹族全部12個分支及其現(xiàn)代分布區(qū)的28屬75種79個個體，以及熱帶木本竹子分支 （即箣竹族）6個亞族24屬45種46個個體和草本分支 （即莪利竹族）2個亞族5屬5種5個個體，測定了每個個體6個葉綠體DNA片段的數(shù)據(jù)，據(jù)此開展系統(tǒng)發(fā)育生物地理學分析。結(jié)果支持竹亞科內(nèi)部三個族為很好的單系；在青籬竹族12個分支中，第XI分支 （貴州懸竹Ampelocalamus calcareus）最早分化；緊接著出現(xiàn)2大支，一支包含I （Shibataea clade）、VI（Arundinaria clade）和 VIII （Indocalamus wilsonii）3個分支，另一支由其余8個分支 （I、II、III、V、VII、IX、X、XII）構(gòu)成。首次發(fā)現(xiàn)第XII分支 （即斯里蘭卡分支Kuruna）與東亞的第III分支 （Chimonocalamus clade）為姐妹群。非洲2個支系I（Bergbambos）和II（African alpine bamboos）不聚為單系，分別與東亞的類群近緣。

通過化石校正和分子鐘分析顯示，竹亞科在晚始新世 （約43-47 Myr）開始分化。青籬竹族是很年輕的一個族，最初在中新世中期 （約13-14 Myr）開始分化，隨后在中新世晚期 （約7-8 Myr）發(fā)生了快速輻射，在大約4百萬年內(nèi)產(chǎn)生了11個主要支系 （特別是包括了毛竹和箭竹類在內(nèi)的IV、V和VI等分支）。古氣候研究學者均認為東亞季風在晚中新世發(fā)生過顯著增強，該一事件很可能促使了青籬竹族在東亞地區(qū)的快速多樣化。進一步的祖先分布區(qū)重建表明，青籬竹族的最近的祖先分布在東亞地區(qū)，中國特有的貴州懸竹 （第XI分支）是青籬竹族的基部類群。該研究排除了斯里蘭卡和非洲溫帶竹子位于基部的假設(shè)，支持青籬竹族的亞洲起源假說（Asian hypothesis）。研究表明，在上新世至少發(fā)生過2次亞洲到非洲的擴散事件，是青籬竹族亞洲和非洲間斷分布形成的可能過程；上新世早期，從東亞經(jīng)白令陸橋遷移到北美，導致青籬竹族東亞和北美間斷分布格局的形成。

該研究對于深入探討氣候變化對植物多樣性的影響和溫帶木本竹子的時空多樣化格局具有重要意義。該研究得到了國家重大科學研究計劃項目（2014CB954100） 和國家自然科學基金項目（31430011、31170204）的支持。研究 結(jié)果以《Multi-locus plastid phylogenetic biogeography supports the Asian hypothesis of the temperate woody bamboos （Poaceae：Bambusoideae）》為題發(fā)表于進化生物學期刊 《Molecular Phylogenetics and Evolution》。