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分子生物地理學(xué)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(jì)竹種——毛竹，也包括了大熊貓?jiān)谄渥匀粭⒌厝∈车娜恐穹N，特別是箭竹類。這一重要的竹子家族于何時(shí)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(xué)院昆明植物研究所研究員李德銖和郭振華領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)通過國際合作，基于廣泛取樣、多個(gè)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(xué)研究，深入探討了該類群的地理起源與演化。

該研究團(tuán)隊(duì)通過選取涵蓋青籬竹族全部12個(gè)分支及其現(xiàn)代分布區(qū)的28屬75種79個(gè)個(gè)體，以及熱帶木本竹子分支 （即箣竹族）6個(gè)亞族24屬45種46個(gè)個(gè)體和草本分支 （即莪利竹族）2個(gè)亞族5屬5種5個(gè)個(gè)體，測定了每個(gè)個(gè)體6個(gè)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(xué)分析。結(jié)果支持竹亞科內(nèi)部三個(gè)族為很好的單系；在青籬竹族12個(gè)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(gè)分支，另一支由其余8個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(xué)者均認(rèn)為東亞季風(fēng)在晚中新世發(fā)生過顯著增強(qiáng)，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(jìn)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(kuò)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(dǎo)致青籬竹族東亞和北美間斷分布格局的形成。

該研究對(duì)于深入探討氣候變化對(duì)植物多樣性的影響和溫帶木本竹子的時(shí)空多樣化格局具有重要意義。該研究得到了國家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（2014CB954100） 和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)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(jìn)化生物學(xué)期刊 《Molecular Phylogenetics and Evolution》。