川滇高山櫟局部適應氣候變化能力的研究
2020-08-28 中林聯林業智庫近日，北林大生態與自然保護學院杜芳教授課題組在生態學重要刊物 Evolutionary Applications（IF = 5.038）發表了題為 「Contrasted patterns of local adaptation to climate change across the range of an evergreen oak, Quercus aquifolioides」 的研究論文。該研究重點解析了在全球氣候變化背景下，地理、氣候因子對種群生態適應模式的影響，著重展示了我國西南部生物多樣性中心的建群樹種——川滇高山櫟的生態適應機制及其對未來氣候變化的適應潛力。
櫟屬(Quercus L.)是全球分布最為廣泛的森林樹種之一。櫟屬植物的主要特徵是形態變異巨大，物種間生殖隔離不完全, 物種間的雜交與漸滲頻繁, 受此啟發Van Valen 1976年提出了生態學物種概念，挑戰了當時佔主流的由動物學家Ernst Mayr（1942；1970）提出的生物學物種概念，強調了適應區域（adaptive zone）在物種形成過程中的重要作用，並開啟了以櫟類植物為模式研究生態適應的先河。
我國櫟類資源豐富，根據第八次全國森林資源清查報告，櫟類佔天然林的總面積的13%，是我國天然林中分布面積最大和最廣的樹種。然而遺憾的是，這些珍貴的櫟類資源沒有得到重視和充分利用，其中一個主要原因是缺乏遺傳資源的挖掘與利用，尤其是缺乏遺傳變異與環境關係的研究。
川滇高山櫟生境
川滇高山櫟廣泛分布在橫斷山和喜馬拉雅山的生物多樣性熱點區域，是該地區的建群樹種。杜芳教授帶領其團隊成員自2010年開展了川滇高山櫟遺傳多樣性研究，並重建了其種群動態歷史，論文2017年以封面形式發表在Journal of Biogeography上 （Du et al., 2017）。本研究是利用景觀基因組方法對上述工作的持續性研究。該研究利用65個與乾旱脅迫相關的候選基因，結合種群遺傳學和景觀基因組學的分析方法，檢測到川滇高山櫟分布範圍內不同的遺傳變異模式。在喜馬拉雅–橫斷山脈/川西高原譜系中檢測到比西藏譜系中更多的遺傳分化特異性位點，並且在喜馬拉雅–橫斷山脈/川西高原譜系中發現位於兩個基因中的三個單核苷酸多態性位點(single nucleotide polymorphism, SNP)對旱季降水作出響應。相比之下，西藏譜系的遺傳變異與地理距離有關，喜馬拉雅–橫斷山脈/川西高原譜系的遺傳變異與環境相關。
針對種群對未來氣候適應潛力的問題，作者進一步基於非適應性風險分析方法(Risk of Non-Adaptedness, RONA)建立了種群的等位基因頻率與生物氣候變量的回歸曲線，預測了川滇高山櫟種群對未來氣候的適應潛力。該研究為深入理解我國鄉土櫟樹的生態適應機制、解析樹種對氣候選擇壓力的響應模式提供了參考和指導。
北京林業大學生態與自然保護學院杜芳教授是該論文的第一作者和通訊作者，碩士生王天瑞、王玉垚，加拿大魁北克大學的Guillaume de Lafontaine教授和日本森林綜合研究所的Saneyoshi Ueno研究員為論文的共同作者。本工作得到了國家自然科學基金和中央高校基本科研專項資金的資助。
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參考文獻：
Van Valen L, (1976). Ecological Species, Multispecies, and Oaks. Taxon, 25 (2), 233-239.
Mayr, E., 1942. Systematic and the Origin of Species. Columbia University Press,
New York.
Mayr, E. (1970). Populations, Species, and Evolution. Cambridge: Harvard Univ. Press. 453
Du, F. K., Hou, M., Wang, W. T., Mao, K. S., & Hampe, A. (2017). Phylogeography of Quercus aquifolioides provides novel insights into the Neogene history of a major global hotspot of plant diversity in south-west China. Journal of Biogeography, 44, 294–307. http://doi.org/10.1111/jbi.12836
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