【成果】 被子植物性系统的时空动态
导读
近日,北京大学宏观生态学课题组在国际顶尖生态学期刊《Ecology Letters》(IF5=9.35)发表了题为'Global distribution and evolutionary transitions of angiosperm sexual systems’的研究文章,是本课题组继2020年后又一次在该刊物上发表论文。该研究首次刻画了被子植物性系统(sexual system)的全球地理格局,阐明了性系统在长期进化过程中的演化趋势,揭示了性系统状态不仅是遗传表达的结果,也是被子植物在有性生殖过程中对环境气候的适应,该研究丰富了植被结构组成的功能性状驱动机制。课题组前博士后王芸芸博士与博士生罗奥是这篇文章的共同第一作者,王志恒研究员为这篇文章的通讯作者。
研究背景
性系统是被子植物繁育系统的核心,决定着植物种群的遗传特征、进化方向与速度,在种群动态、群落结构及生态系统的构建与维持中具有重要意义。然而,作为植物多样性进化和分布格局的基础,被子植物性系统的全球地理格局和长期以来的进化趋势及其驱动因素仍鲜为人知。
研究结果
本研究通过收集68453种被子植物的性系统及物种分布数据,首次展示了被子植物性系统的全球地理格局,并评估了新生代以来被子植物性系统的演变趋势。
图1 被子植物性系统(Hermaphroditism-两性花,Dioecy-雌雄异株,Monoecy-雌雄同株异花)的全球地理格局
研究发现,雌雄异株和雌雄同株异花的比例随纬度升高而升高,而两性花植株则在温暖干旱的地区有着更高的比例(图1)。自新生代以来,(从两性花和雌雄同株异花)向雌雄异株的转化比例高于(从雌雄异株和雌雄同株异花)向两性花的转化比例,这表明雌雄异株不是进化的盲端(evolutionary end-point)(图2)。当古温度(paleo-temperature)大于零摄氏度时,两性花与雌雄异株之间的转化随温度升高而增加,向雌雄同株异花的演变比例则随温度升高而下降。
图2 不同性系统的物种比例的时间动态(a)及不同性系统之间的转化比例(即两个性系统之间的转化数与转化总数之比, b, c, d)
本研究从宏观生态学的角度刻画了被子植物性系统的生物地理格局及其进化转变方向,加深了我们对植物多样性格局及其对气候变化的响应的理解。
《Ecology Letters》是国际生态学领域最顶尖的期刊之一,是自然指数来源期刊(环境科学与生态学领域5种期刊之一),IF5=9.35,每年仅发表100余篇论文。