華南植物園對喀斯特植物基因組大小的進化模式研究獲進展
駿喆桑
基因組大小即物種單倍體的DNA含量,是一個物種基本的生物學特性,也是進化生物學領域的重要理論問題。物種基因組大小的進化包括適應性和非適應性等多種機制,但不同機制在基因組大小進化過程中的重要性卻一直存在爭議。
喀斯特地區(qū)是我國植物多樣性和特有性的熱點區(qū)域,迄今為止沒有開展過該地區(qū)植物基因組大小變異及其進化機制的研究。報春苣苔屬(Primulina)是一個我國華南喀斯特地區(qū)物種多樣性異常豐富且高度特有的類群,又由于該屬植物具有強烈的生境?;?,因而是一個研究基因組大小進化及環(huán)境適應的理想系統(tǒng)。
報春苣苔屬植物基因組大小(genome size)和比葉面積(SLA)在系統(tǒng)發(fā)育樹上的分布:
中國科學院華南植物園研究員康明等在廣泛野外調(diào)查和取樣的基礎上,重建了報春苣苔屬的系統(tǒng)發(fā)育關系,采用流式細胞儀報道了該屬植物100多個物種234個居群的基因組大小和比葉面積(SLA),并首次報道了56個物種的染色體數(shù)目。在此基礎上,采用系統(tǒng)發(fā)育比較生物學理論和方法,研究了基因組大小進化模式及其與生態(tài)環(huán)境因子的關系。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),報春苣苔屬植物的基因組大小變異受到強烈的系統(tǒng)發(fā)育影響;同時基因組大小與葉片功能性狀(比葉面積)和緯度梯度下的氣候因子顯著相關,表明報春苣苔屬植物的基因組大小變異具有環(huán)境適應性,基因組小的物種可能由于其對DNA合成必須元素(如N、P)的需求較少因而在低緯度的干熱喀斯特生境中更具選擇優(yōu)勢。這些研究結(jié)果表明報春苣苔屬植物基因組大小的進化是中性進化和適應性進化共同作用的結(jié)果。
該研究結(jié)果已在線發(fā)表在國際學術期刊New Phytologist(doi: 10.1111/nph.12726)上。研究得到了國家自然科學基金項目(31270427)的資助。