中心-邊緣假說(Central-Marginal Hypothesis)是物種分布區限制的重要理論假設之一。一般來說,中心-邊緣假說假設物種的中心分布區比邊緣分布區具有更加適宜的生存環境,進而導致(1)中心區種群豐度更大、種群內遺傳多樣性更高、種群間遺傳分化更小和(2)中心向邊緣的不對稱基因流。在物種分布區尺度上,植物在緯度梯度上的遺傳變異格局往往受中心-邊緣動態和冰期后向北擴張(北半球)共同決定,進而導致沿緯度梯度遺傳多樣性的頂點多數情況下稍向南偏移,這種現象在受冰期影響較大的歐美地區更為突出。然而,以往此類研究往往忽略遺傳變異地理格局形成的另一重要驅動因子——地形的影響。因此,本研究選取受冰期影響較弱且地形復雜的華中-西南地區,在物種分布區尺度上揭示植物遺傳變異的地理格局及其形成過程中各驅動力(中心-邊緣動態、冰期后遷移和地形)的相對作用。
武漢植物園植被生態學科組以東亞特有孑遺植物領春木(Eupteleapleiospermum)為研究對象,采用核基因組微衛星標記,揭示其遺傳多樣性與遺傳分化的地理格局,探討地形(四川盆地、秦巴山地)和冰期后擴張對其遺傳變異地理格局的影響。結果表明,(1)遺傳多樣性和遺傳分化的地理格局整體上符合中心-邊緣假說;這是由于該物種的冰期分布區與當前分布區基本吻合,除了當前四川盆地為非適宜生境;(2)四川盆地,而非秦巴山地(秦嶺、大巴山),為遺傳障礙;(3)與以往研究結果不同,遺傳多樣性沿緯度梯度的頂點并未南偏,反而呈現一定程度的北偏;這是由于該物種受冰期后分布區擴張的影響較弱,而其分布區中南部有較大面積不適生境(四川盆地),同時,分布區中北部有較大面積連續適宜生境(秦巴山地)。
魏新增副研究員為該論文的第一作者,研究得到國家自然科學基金項目、中國科學院青年創新促進會和國家留學基金委項目的資助。論文以“Genetic evidence for central-marginal hypothesis in a Cenozoic relict tree species across its distribution in China”為題在線發表于Journal of Biogeography(DOI: 10.1111/jbi.12788)上。
四川盆地而非秦巴山地為領春木擴散障礙(圖1取樣示意圖;餅圖為貝葉斯聚類分析結果;黑色折線為障礙分析結果)
遺傳變異整體上符合中心-邊緣假說
(圖2遺傳多樣性的緯度梯度和經度梯度格局;AR等位基因豐富度Allelic Richness;HE預期雜合度Expected Heterozygosity)