| 成果简介: |
古气候变化和地质运动导致的生物多样性格局演变是生物地理学和进化生物学的核心议题之一。林木作为森林生态系统的主要组成部分,对于维持陆地生态系统的稳定性和功能具有重要意义。中国亚热带至温带区域森林生态系统的植物多样性格局深受青藏高原隆升、第四纪气候震荡等重大地质事件的影响。然而,关于上述环境气候变化事件对该区域代表性树种的地理分布与遗传多样性格局的影响及其机制,仍然缺乏系统深入的探究。
在国家自然科学基金优秀青年科学基金及面上项目的资助下,围绕“环境气候变化如何塑造植物谱系地理格局和适应性进化”的核心科学问题,项目组成员长期在艰苦的野外环境中开展科学考察,足迹遍布中国华南、华北、东北、西北、西南及青藏高原等20多个省、市、自治区,累计采集植物标本、种质资源和分子材料逾万份。在此基础上,项目组收集了以杨属和栎属为代表的温带与亚热带广布树种300余个居群、超过3800个个体的核基因和叶绿体DNA序列变异,结合现代生物地理学、进化生物学、景观基因组学与古气候学等多学科交叉方法,对上述树种的谱系地理历史与适应性进化机制开展了系统性研究。
该项目的主要创新点如下:(1)突破传统植物谱系地理学以地理屏障和气候变化为主的研究范式,率先明确了物种特性(如风媒、种子扩散方式、耐寒性、耐旱性等)对中国植物谱系地理间断形成及谱系分布边界的重要影响;(2)阐明了第四纪气候震荡(冰期和间冰期)对代表性树种的地理分布和种群动态历史的影响,发现亚热带、温带树种的种群动态和冰期避难所历史比预期更为复杂;(3)通过全基因组测序和景观基因组学分析,鉴定了一批环境适应性候选基因,从分子遗传层面阐明了广布树种在极端环境中的适应性进化机制,为未来气候变化下森林生态系统管理提供重要科学依据。这些创新成果不仅深化了对东亚广布植物进化历史研究的理论认知,还为理解复杂地理与气候条件下植物谱系分化和适应机制提供了新的科学视角。
项目丰富了温带与亚热带树种的生物地理学和进化生物学理论,尤其是在阐释植物分布与谱系地理间断形成过程中物种特性发挥的关键作用方面提出了新见解。项目揭示的第四纪冰期避难所格局与间冰期扩散模型,为理解植物如何响应古气候变化提供了关键参考,为未来气候变化情景下的生物多样性保护奠定了理论基础。相关研究成果已在《Journal of Biogeography》、《Journal of Systematics and Evolution》、《Evolutionary Applications》等生物地理学和进化生物学领域主流期刊发表;该项目的5篇代表性文章总计他引135次,其中1篇入选《Journal of Biogeography》封面文章。美国艺术与科学院院士Loren Rieseberg、北京师范大学张大勇教授等国内外同行对项目部分成果给予正面评价。项目成员中,1人获国家优秀青年科学基金资助、入选教育部青年长江学者资助和四川省学术和技术带头人、获得第十五届四川省青年科技奖,1人获国家博士后创新人才支持计划资助。 |