湾区时讯（编辑/刘秀 通讯员/周飞）气候变化是加速物种灭绝和驱动物种适应性进化的重要环境因子，不同地质时期的气候剧烈波动对地球生态系统的塑造起到了关键作用。生物群系（Biome）作为具有自身独特外貌特征且受制于特定气候条件的自然群落，呈现为有形的生态进化单元，是从宏观尺度理解生命演化过程的重要载体。研究人员近年对北极植物区系、东亚常绿阔叶林、非洲稀树草原、温带高山植物区系以及全球干旱植物区系等众多生物群系的代表类群展开研究，揭示了古气候变化事件对相关群系演化历史的重要影响。但此一系列群系多起源于渐新世或中新世，其演化历史难以从较为久远的时间尺度反映出古气候变化事件与生物群系演化历史之间的关联性。
热带雨林是当今地球陆地生态系统中起源最为古老的生物群系，可能在白垩纪中期已开始出现。相比于其他生物群系, 热带雨林拥有全球最高的年均降水量和平均气温，在其分布区仅占全球不足7%的陆地面积基础上孕育了全球近半数生物物种，是全球陆地生态系统中物种多样性与生产量最高的生物群系，在调节全球气候与维持生态平衡方面发挥着巨大作用。尽管全球气候变化事件在很大程度上影响了众多生物群系的演化历史已是学界共识，但目前关于“古气候变化事件是否影响了热带雨林的动态演化历史过程”这一问题还颇具争议。部分研究认为古气候变化事件对热带雨林的动态演化历史影响非常有限，热带雨林可能长期保持相对较为稳定的高温、高湿环境条件，致使其物种分化速率长期趋于恒定状态，其物种多样性随时间持续且稳定的积累，这一过程亦被视为热带雨林物种多样化的重要演化模式。然而，另有研究则认为热带雨林的物种多样化历程可能受到了全球气候变化事件的影响，其物种分化速率在不同时期可能存在明显波动而非长期趋于恒定，但相关研究大多关注于热带雨林类群在新生代时期的演化历史。
棕榈科（Arecaceae）隶属于被子植物单子叶鸭跖草分支（Commelinid monocots），包含约184属2500种，其中超过90%的物种分布于热带雨林地区，是探讨热带雨林演化历史的理想对象。中国科学院华南植物园葛学军研究员联合国内外多家单位的研究人员展开合作，基于近期采用叶绿体系统发育基因组学手段构建的棕榈科属级系统发育框架（Yao et al. 2023; BMC Biology 21: 50），结合NCBI等网站释放的一代测序与二代测序所得叶绿体序列数据进一步扩大对棕榈科在物种水平的取样（共取样该科181属604种），在此基础上整合系统发育重建、分子时间标定及物种多样化过程分析等研究手段，对棕榈科在中新世之前的动态演化历史过程展开研究，以棕榈科为例结合热带雨林其他代表类群的研究数据对该群系动态演化历史过程与全球古气候变化事件之间的关系进行了剖析。结果表明：（1）基于物种水平扩大取样与大量叶绿体序列数据构建了棕榈科坚实的系统发育框架，部分节点相比于前期基于叶绿体基因组学数据所得该科属级系统发育关系获得了更高支持；（2）棕榈科在白垩纪中期约108.3百万年前开始分化，该科多个分支可能发生过物种辐射分化事件；（3）在白垩纪中期至中新世之前的漫长地质历史时期，棕榈科物种分化速率随全球平均气温的波动出现过明显变化，大体呈现为随全球气温下降而降低、随全球升温而增加的趋势；（4）棕榈科物种灭绝速率自渐新世开始明显增加，与同时期开始出现的全球较低平均气温在时间尺度上相吻合。
图. 棕榈科多样化分析结果
该研究是目前为止对棕榈科在物种水平取样最为广泛的系统进化研究，研究结果不仅从叶绿体基因组学数据的角度深度解析了棕榈科类群的系统演化关系，还增进了对该科物种多样化历史的认识，亦为深入理解热带雨林动态演化历史过程与全球古气候变化事件之间的关联性提供了重要参考。研究成果以《Pre-Miocene evolutionary dynamics of tropical rainforests from a dated phylogeny of the palm family》为题近日发表在植物学期刊New Phytologist（《新植物学家》）上，华南农业大学姚纲博士为论文第一作者，华南植物园葛学军研究员为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究重大项目“旗舰”项目、中国科学院国际伙伴计划以及中国科学院战略生物资源计划等项目的资助。文章链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70440
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