①2009年孫航研究員（左）指導博士研究生（右）在橫斷山高山帶開展康滇假合頭菊等植物調查和採集。
②康滇假合頭菊 中國科學院昆明植物所供圖
他們的研究促進了植物區系區劃的定量化和精細化，為深入探討植物多樣性的起源和形成機制以及我國植物多樣性精準保護和規劃制定提供了重要的參考依據。
■本報記者 袁一雪
國家之間、省市之間的區域劃分可以通過地理界限或者經緯度來區別，但是植物如何劃分它們的分布區域呢？
近日，中國科學院昆明植物研究所青藏高原—喜馬拉雅植物多樣性形成與演變大團隊孫航研究組提出了「譜系地理區劃」新概念，將譜系地理的研究結果與植物區系劃分相結合，改變傳統通過宏觀認知植物區系劃分，幫助人們更為精準地認識大自然。該研究成果已在線發表於國際期刊《遺傳學前沿》。
植物區系劃分
地球上現有的植物分布格局是歷經不同起源與長期演變過程的結果。植物與古植物學家們一直不曾忽略植物起源和遷移過程等演化歷史的證據。為了更加全面系統地了解植物分布規律，植物學家們將特定地區全部物種按科、屬、種進行統計，然後按地理分布、起源地、遷移路線、歷史成分和生態成分劃分，這種劃分被稱之為「區系區劃」。
「植物區系的形成是植物界在一定自然歷史環境中發展演化和時空分布的綜合反映。」中國科學院昆明植物研究所研究員孫航在接受《中國科學報》記者採訪時解釋說。因為某個特定區域的植物區系，不僅反映了這一區域中植物與環境的因果關係，而且反映了植物區系在地質歷史時期中的演化脈絡。「植物區系分區的目的在於把各個地域的不同區系，綜合其形成的歷史和地理的諸多因素，劃分為不同的區域，從而為植物資源的開發、物種的引種、植物多樣性的保護以及農、林、牧的遠景規劃提供科學依據。」
傳統植物區系的劃分主要是以植物分類單位的分布為主要依據，重點考慮各種等級的植物分類學單位，即科、屬、種的分布狀況及其在某一區域內的特有性程度。但是傳統方法的局限性，很難客觀地反映較小地理單元的區系區劃合理性。
而今，伴隨著分子生物學乃至基因組等學科的發展及相關技術的發展，孫航帶領團隊提出了「譜系地理區劃」和「譜系地理小區」的新概念。「我們提出的譜系地理區劃是在居群水平上，整合分子生物學和譜系地理學研究方法，基於遺傳譜繫結構，尤其是基因單倍型多樣性分布格局以及地質歷史和環境等多重證據進行區系分區。」另外，孫航表示，「譜系地理區劃是傳統的生物區系區劃的深入和補充。」
突破口是康滇假合頭菊
孫航的譜系地理區劃構想，需要通過實際植物分布特點來驗證。「而已有研究表明高山植物是研究山地植物區系劃分的重要材料，而區域特有類群也利於研究材料的採集和分析，恰好，康滇合頭菊符合這些特性，這類植物是分布於我國喜馬拉雅—橫斷山區高山冰緣帶的特有草本植物。」孫航說。
康滇合頭菊所屬的假合頭菊屬早在2011年就由孫航研究團隊的張建文博士確立為喜馬拉雅—橫斷山區特有屬。假合頭菊屬康滇合頭菊是分布於我國喜馬拉雅—橫斷山區的類群，其主要分布於高海拔流石坡、碎石地、沙地。一直以來，康滇合頭菊與狹義合頭菊屬因為形態相似而被歸為一類，但是，通過已有的細胞學、分子系統發育和形態學資料，尤其是瘦果形態的特徵分析，研究人員發現兩者有著明顯的區別：康滇合頭菊仍然屬於形態並不相似的萵苣亞族，而狹義合頭菊屬卻屬於還陽參亞族。
鑑於這一研究成果，孫航帶領團隊開始了進一步對植物的精細劃分。「我們幾乎每年都有兩三個月在青藏地區採樣。」青藏高原—喜馬拉雅植物多樣性形成與演變大團隊孫航研究組鄧濤博士告訴記者。
鄧濤與張建文是同組成員，他們經常工作的地點是在海拔3500米到4500米之間開闊地帶。「因為康滇合頭菊的根莖比較特殊，一般生長在比較裸露的地區。」張建文介紹說。有時遇到因為修路而變開闊的地區，他們尋找康滇合頭菊的工作也會相對容易；但如果沒有道路，尋找的過程也會變得異常艱難。
經過近十年的研究，研究組發現，傳統的以金沙江、怒江、瀾滄江三江峽谷亞地區作為一個天然的生物地理屏障的亞地區劃分方式並不合適，因為康滇合頭菊在北緯29度線南北形成了獨立的兩大譜系分支，分別擁有各自的特有單倍型，因此北緯29度線作為南、北橫斷山脈亞地區的分界線更為合理。
「新概念的提出在整合多學科證據驗證後，才能保證結論的科學性和可靠性。」孫航表示。以往的植物區系分區是植物特有性為重要依據來劃分的，但該指標在很多情況下，難以在植物區系的次級單位作準確的劃分，「現在，我們的研究促進了植物區系區劃的定量化和精細化，為深入探討植物多樣性的起源、形成機制以及我國植物多樣性精準保護和規劃制定提供重要的參考依據。」孫航說。
作為喜馬拉雅—橫斷山區高山冰緣帶的特有的草本植物，康滇假合頭菊可以作為反映這一區域內不同物種的地質歷史和環境演變過程的代表。不過，康滇假合頭菊僅是「譜系地理區劃」的開始。「因為一個物種只能客觀反映出部分區域或區域內部分小區，只有更多的物種證據才能完成一個區域相對科學和完整的區系區劃。」孫航表示。
接下來，研究團隊將繼續整合多類群，運用譜系地理區劃方法，基於譜系地理小區概念進行中國的區系區劃的深入研究。「這對全面了解我國植物區系及植物多樣性精準保護和規劃制定十分必要。」孫航說。袁一雪
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