紅樹植物的27次獨立起源事件。課題組供圖

　　近日，中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院施蘇華/何子文課題組利用大規(guī)�；�因組數(shù)據(jù)，探究紅樹植物的起源、進化及其對全球變化的響應(yīng)。相關(guān)研究發(fā)表于《自然—生態(tài)與演化》(Nature Ecology & Evolution)。該研究首次以一個同資源種團為研究對象開展的大規(guī)�；�因組學(xué)研究，為生態(tài)與進化基因組學(xué)開辟了新的研究范式。

　　據(jù)了解，該成果是施蘇華/何子文課題組繼2018年發(fā)現(xiàn)紅樹植株死亡率與其遺傳多樣性呈顯著負相關(guān)，2019年提出可解釋生物多樣性熱點形成機制的全新物種形成模型，2020年發(fā)現(xiàn)紅樹植物趨同進化的基因組機制之后，在紅樹植物生態(tài)與進化研究領(lǐng)域的又一重要研究成果。

　　作為生長在熱帶亞熱帶海岸潮間帶的木本植物類群，70余種紅樹植物分布在被子植物生命樹的不同支系，但在生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)同一功能地位，屬于同資源種團。經(jīng)過千百萬年進化，紅樹植物逐步適應(yīng)高鹽、潮汐、高溫、缺氧等一系列極端環(huán)境，在防風(fēng)固沙、侵蝕防治等方面發(fā)揮了重要的生態(tài)功能，被譽為海岸衛(wèi)士。由于其特殊的生長環(huán)境和地理分布，紅樹植物容易受到全球氣候變化，尤其是海平面變化的影響。因此，它們是開展生態(tài)與進化研究的理想對象。

　　研究人員通過最新的第三代測序技術(shù)從頭測序組裝了四十余種紅樹及近緣陸生植物的高質(zhì)量基因組，結(jié)合已發(fā)表的其他序列，重建了涵蓋所有現(xiàn)存紅樹物種的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。系統(tǒng)發(fā)育基因組的分析結(jié)果表明紅樹的起源時間并不局限于以往認識的少數(shù)幾個時間窗口，而是在數(shù)千萬年里陸續(xù)發(fā)生了27次獨立起源事件。進一步分析發(fā)現(xiàn)紅樹與其它陸生植物相比，其物種增長速率要小得多。這暗示了紅樹物種在潮間帶極端環(huán)境中的脆弱性，在歷史上可能經(jīng)歷過多次物種滅絕事件。目前發(fā)現(xiàn)的幾個紅樹滅絕種的化石支持這一假說。

　　為了進一步驗證紅樹植物在全球氣候變化下是否足夠強健，研究人員對現(xiàn)存紅樹物種的歷史群體大小動態(tài)變化分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)紅樹物種在海平面快速變化時期發(fā)生了種群規(guī)模急劇減少和破碎分化。這說明雖然紅樹植物具有一定程度的潮間帶環(huán)境適應(yīng)性，但在面對氣候快速變化過程中仍具有相當(dāng)?shù)拇嗳跣�，�?dǎo)致部分紅樹物種在歷史上發(fā)生滅絕。在如今全球氣候變暖、海平面上升和人類活動日益增加的多重沖擊下，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)正面臨著更嚴重的威脅，熱帶海岸生態(tài)系統(tǒng)可能會出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的生物多樣性減少。

　　該研究通過大規(guī)模系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)數(shù)據(jù)分析，厘清了紅樹植物的27次獨立起源，解析了紅樹適應(yīng)性進化過程以及其對全球氣候變化的響應(yīng)，解釋了“占據(jù)全球熱帶海岸的紅樹植物物種數(shù)量為什么這么少？”這一謎團，為應(yīng)對全球氣候變化、保護海岸帶生態(tài)系統(tǒng)提供理論依據(jù)。

　　相關(guān)論文信息：https://www.nature.com/articles/s41559-022-01744-9