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《自然》 | 武漢植物園及中-非聯(lián)合研究中心團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜解析猴面包樹屬植物的演化歷史
猴面包樹（baobab tree）多樣性格局的形成與保護(hù)
2024年5月15日，由中國科學(xué)院武漢植物園/中國科學(xué)院中-非聯(lián)合研究中心（以下簡(jiǎn)稱“中-非中心”）牽頭，聯(lián)合英國倫敦瑪麗女王大學(xué)、英國皇家植物園邱園、華大基因、馬達(dá)加斯加塔那那利佛大學(xué)、肯尼亞國家博物館、上海辰山植物園等科研機(jī)構(gòu)，在《自然》雜志（Nature）發(fā)表了題為“The rise of baobab trees in Madagascar”的研究論文，系統(tǒng)闡明了全球關(guān)注的瀕危植物類群——猴面包樹屬的多樣性演化歷史，提出馬達(dá)加斯加應(yīng)為該屬的起源分化中心，研究通過綜合遺傳、生態(tài)、地理數(shù)據(jù)分析，重點(diǎn)揭示了馬達(dá)加斯加猴面包樹歷史種群動(dòng)態(tài)變化的驅(qū)動(dòng)因素，并就其未來保護(hù)提出科學(xué)、有效的保護(hù)策略及建議。
馬達(dá)加斯加是世界第四大島，因其高度多樣化及特有的生物區(qū)系，成為全球最重要的生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)域之一，也是探討生物演化與保護(hù)的“天然實(shí)驗(yàn)室”。 猴面包樹屬（Adansonia）是錦葵科木棉亞科落葉喬木，全球僅存8個(gè)種，其中6個(gè)種特有分布于馬達(dá)加斯加，其余兩種分別分布于非洲大陸和澳大利亞 （圖1）。猴面包樹類群個(gè)體壽命可達(dá)上千年，其果實(shí)可食用，樹干儲(chǔ)水豐富，樹皮是手工制品和建筑原材料，在干旱條件下，還為各類動(dòng)物提供水、食物和庇護(hù)所，因此被稱為“生命之樹”，在馬達(dá)加斯加亦被喻為“森林之母”，具有極其重要的科學(xué)研究、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和人文價(jià)值。此外，猴面包樹體型巨大、形態(tài)奇特，在當(dāng)?shù)匦纬?/span>了壯美的自然景觀，每年吸引全球無數(shù)旅行者慕名而來（圖2）。
圖1. 猴面包樹屬植物現(xiàn)今全球分布格局及IUCN瀕危保護(hù)等級(jí)
受全球變化和棲息地破壞影響，近年來猴面包樹屬植物多樣性保護(hù)成為學(xué)術(shù)界和大眾廣泛討論的熱點(diǎn)問題，尤其在馬達(dá)加斯加，部分物種的個(gè)體數(shù)和適宜生境驟減，已有三種猴面包樹被世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄（IUCN Red List）列為瀕?；驑O度瀕危物種。同時(shí)，關(guān)于猴面包樹屬的起源中心及地理分布格局的形成歷史仍存在較大爭(zhēng)議。因此，盡快厘清猴面包樹多樣性格局的形成過程，通過系統(tǒng)的科學(xué)研究指導(dǎo)并制定更有效的保護(hù)策略已刻不容緩。
圖2. 位于馬達(dá)加斯加穆隆達(dá)瓦的猴面包樹大道（攝影：中-非中心）
研究人員通過對(duì)來自馬達(dá)加斯加、塞內(nèi)加爾和澳大利亞的8個(gè)猴面包樹物種野生個(gè)體遺傳信息解析，重建了猴面包樹屬演化歷史，發(fā)現(xiàn)其物種多樣性分化始于距今約2100萬年前，該時(shí)間遠(yuǎn)晚于非洲和澳大利亞板塊的分離及馬達(dá)加斯加島的形成（約1.6億年前）。不僅如此，綜合數(shù)據(jù)分析表明包括已形成洲際隔離或島嶼同域分布的猴面包樹物種，在歷史上均存在種間雜交情況，從而導(dǎo)致了屬內(nèi)全基因組水平上系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系信號(hào)的不一致性（圖3），依據(jù)研究揭示的歷史同域雜交式樣和實(shí)際的跨洋擴(kuò)散可能性，提出馬達(dá)加斯加島應(yīng)為現(xiàn)存猴面包樹屬冠群的起源分化中心。
同時(shí)，該研究通過整合全基因組計(jì)算的遺傳多樣性、歷史種群數(shù)量及生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)分析，揭示了馬達(dá)加斯加現(xiàn)存6種猴面包樹物種間的生態(tài)位競(jìng)爭(zhēng)格局，發(fā)現(xiàn)因全球海平面歷史波動(dòng)引起的島嶼面積變化，島嶼內(nèi)山體隆起、火山噴發(fā)等地質(zhì)演變因素，共同驅(qū)動(dòng)著島內(nèi)猴面包樹物種種群大小及分布的動(dòng)態(tài)變化（圖4）。由地質(zhì)演變產(chǎn)生的豐富小生境異質(zhì)性以及種間雜交可能造就了島內(nèi)猴面包樹屬物種的多樣性，這為理解物種演化及分布格局的形成，尤其是馬達(dá)加斯加特有生物多樣性發(fā)生機(jī)制，提供了重要研究案例。
圖3. 猴面包樹屬8個(gè)種的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與種間雜交歷史
圖4. 馬達(dá)加斯加猴面包樹種群變化歷史及其受地質(zhì)事件、海平面變化等的影響
此外，研究還發(fā)現(xiàn)IUCN可能低估了馬達(dá)加斯加猴面包樹物種的現(xiàn)實(shí)瀕危狀況，通過對(duì)屬內(nèi)種間競(jìng)爭(zhēng)及雜交影響的評(píng)估并綜合基因組和生態(tài)學(xué)研究結(jié)果，對(duì)馬達(dá)加斯加特定猴面包樹物種分別提出了新的保護(hù)建議和策略，為有效保護(hù)該島整體生物多樣性提供了新的科學(xué)視角和重要參考依據(jù)。
研究人員同期在《自然》雜志上發(fā)表題為“The evolutionary history of baobabs and implications for?their conservation”的研究簡(jiǎn)報(bào)（Research Briefing）。
中國科學(xué)院武漢植物園王青鋒研究員、萬濤研究員為論文的共同通訊作者，萬俊男博士、王生位博士、英國倫敦瑪麗女王大學(xué)Andrew R. Leitch教授、英國皇家植物園邱園Ilia J. Leitch 教授、華大基因簡(jiǎn)建波博士為共同第一作者。該研究得到了中-非中心、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。該成果是武漢植物園/中-非中心長(zhǎng)期與非洲、歐洲等相關(guān)科研機(jī)構(gòu)緊密合作實(shí)施非洲生物多樣性研究與保護(hù)的階段性總結(jié)，團(tuán)隊(duì)先期已在包括《自然-植物》（Nature Plants，2018），《自然-通訊》（Nature Communications，2021）等期刊發(fā)表了系列相關(guān)研究論文。