在全球氣候變化背景下，研究生物多樣性的形成與變化動(dòng)態(tài)至關(guān)重要。面對(duì)變化的環(huán)境，植物或遷移至新分布區(qū)以維持原有生態(tài)位，或原地演化出新性狀來(lái)適應(yīng)新環(huán)境，或兼顧兩種策略。傳統(tǒng)的生態(tài)位保守性假說(shuō)認(rèn)為，物種更傾向于保留祖先生態(tài)位，即“遷移”可能比“演化”更容易。有研究認(rèn)為，“演化”策略在植物響應(yīng)環(huán)境變化過(guò)程中同樣重要，兩種策略可能在多種內(nèi)外部因素的復(fù)雜作用下相互轉(zhuǎn)變。然而，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期，這兩種策略的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變?nèi)绾伟l(fā)生及其背后的機(jī)制尚不清楚。

 

　　葡萄科植物現(xiàn)有18屬近1,000個(gè)物種，主要分布于全球熱帶和亞熱帶地區(qū)，在形態(tài)和生境上均呈現(xiàn)出高度多樣性，是研究植物多樣化與生存策略轉(zhuǎn)變機(jī)制的理想類(lèi)群。

 

　　中國(guó)科學(xué)院植物研究所聯(lián)合美國(guó)史密森研究院國(guó)家自然歷史博物館，基于世界范圍內(nèi)的廣泛采樣，構(gòu)建了目前取樣最全的葡萄科系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)。這一葡萄科系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)共495種，物種覆蓋率達(dá)到52%。該研究通過(guò)多樣化分析，重建物種分布區(qū)、生境和性狀，結(jié)合化石、古地質(zhì)及古氣候的證據(jù)，揭示了葡萄科植物在不同地質(zhì)歷史時(shí)期的多樣化進(jìn)程和生存策略轉(zhuǎn)變機(jī)制。

 

　　研究顯示，現(xiàn)存葡萄科物種的最近共同祖先可追溯至白堊紀(jì)晚期，此后由亞洲逐步擴(kuò)散至全球。漸新世后，崖爬藤屬、葡萄甕屬、葡萄屬和酸蘞藤屬的多樣化速率上升，這與上述類(lèi)群生境變化和適應(yīng)性狀出現(xiàn)的時(shí)間相符。研究通過(guò)分析各地史時(shí)期的擴(kuò)散事件、生境轉(zhuǎn)變和關(guān)鍵性狀演變發(fā)現(xiàn)，始新世時(shí)期葡萄科物種更多通過(guò)“遷移”策略應(yīng)對(duì)氣候變化；漸新世采用“遷移”策略的類(lèi)群下降；中新世后大量新生境的出現(xiàn)促使“演化”策略成為主導(dǎo)。這表明植物在演化過(guò)程中并不總是遵循生態(tài)位保守原則。因此，研究應(yīng)謹(jǐn)慎使用相關(guān)理論和假設(shè)。

 

　　該研究將類(lèi)群關(guān)鍵性狀演化、生物地理擴(kuò)散與環(huán)境變化相結(jié)合，剖析了葡萄科植物生存策略的轉(zhuǎn)變模式和機(jī)制。這對(duì)提升關(guān)于生物多樣性形成與變化動(dòng)態(tài)的認(rèn)知，預(yù)測(cè)植物如何響應(yīng)未來(lái)環(huán)境變化具有科學(xué)價(jià)值。

 

　　7月15日，相關(guān)成果在線發(fā)表在《自然-植物》（Nature Plants）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)會(huì)員項(xiàng)目等的支持。