中国石松类和蕨类植物多样性研究进展

石松类和蕨类植物是维管植物的第二大类群, 其起源可追溯到4亿年前。在被子植物出现之前, 石松类和蕨类植物在古地球生态系统中占主导地位, 其重要性一直延续到现在。自20世纪40年代开始, 中国石松类和蕨类植物研究就令世界瞩目, 尤其是2017年第19届国际植物学大会在中国深圳召开后的5年时间里, 中国石松类和蕨类植物研究更是面向世界、走向国际, 研究更为广泛的科学问题, 在物种多样性、保护、系统演化和生态适应性等方面取得了一系列重要研究进展。2017-2022年, 多个中国研究团队利用多组学数据构建了世界石松类和蕨类植物科级水平的生命之树并提出了关键性状孢子囊环带演化的新模式; 解决了石松类和蕨类植物中目级、科级、属级和种级众多关键的系统分类学等问题, 发表了106个新分类群; 开展了大量的植物区系调查和研究, 出版了6部中国石松类和蕨类植物多样性专著和1部世界性专著; 对65种国家重点保护的石松类和蕨类植物进行了迁地保护, 同时实现了桫椤科、水蕨属(Ceratopteris)、观音座莲属(Angiopteris)和鹿角蕨(Platycerium wallichii)等重点保护类群的孢子繁殖; 在系统发育框架下, 研究了石松类和蕨类植物的生态修复功能和生态适应性演化。通过对2017-2022年研究成果的总结和思考, 本文对未来石松类和蕨类植物的发展提出以下建议: (1)提高中国寡型科属以及世界性大科大属的关注力度; (2)加强西藏、四川等薄弱地区石松类和蕨类植物的调查研究, 并结合新技术, 如DNA条形码等以提高区系调查中物种鉴别的效率和准确性; (3)运用多学科交叉的研究方法厘清各科、属、种间系统关系的同时, 还应加强系统和生态适应性演化之间的协同研究; (4)关注石松类和蕨类植物系统位置作为陆生维管植物演化起点的共性科学问题; (5)加强石松类和蕨类植物系统分类学与生态学、植物化学、保护生物学等学科间交叉合作研究。     

云南省两栖类物种名录修订

云南省是我国两栖类多样性最丰富的地区, 近年来受威胁的两栖类物种数显著增加, 亟需对两栖类的名录进行更新和完善。本文在《云南两栖爬行动物》的基础上, 通过收集近十余年的研究资料, 结合近年国内外最新研究结果, 确定物种有效性和分类归属, 并结合本团队野外考察数据, 对云南两栖类的物种名录和分布进行系统的整理与修订。修订后的名录共记录云南省两栖类191种, 隶属3目12科49属, 占全国两栖类种数的32.5%。自2008年以来, 云南省新增两栖类1科23属70种, 本名录修订3科31属47种; 共发现34个新种、15个中国新纪录和10个省级新纪录种, 主要集中在云南的边境地区。云南省记录45种受威胁物种, 占云南省两栖类种数的23.6%, 占全国受威胁两栖类物种数的25.6%。其中, 2种被列为极危(CR), 9种被列为濒危(EN), 34种被列为易危(VU)。名录共记录15种国家II级重点保护野生动物, 占受国家保护两栖类种数的16.0%。此外, 列入CITES附录I和附录II的分别有1种和8种, 被列为云南省极小种群物种而作为重点保护野生动物的有5种。在新名录的基础上, 本文讨论了云南省两栖类多样性与分类研究不足的类群、考察薄弱的地区、物种丰富度的格局分布以及受威胁情况, 以期对云南省未来两栖类的研究和保护工作提供依据和参考。     

云南东南部苦苣苔科植物一新种——南溪蛛毛苣苔

中越边境的石灰岩地区不仅具有较丰富的植物多样性,而且特有现象十分突出。该文描述了中越边境石灰岩地区位于云南东南部河口境内的苦苣苔科一个植物新种——南溪蛛毛苣苔(Paraboea nanxiensis Lei Cai & Gui L. Zhang)。该新种在叶片的形状和毛被、花的颜色、花序短于叶片以及雌蕊无毛等性状上与产自广西那坡的垂花蛛毛苣苔(P. nutans D. Fang & D. H. Qin)最为相似。两者的主要区别在于:该新种的花萼裂片先端最宽且光滑无毛,花冠浅宽钟形、花冠筒不明显、花冠管内面基部白色,花丝无毛以及蒴果稍微扭曲; 该新种生于云南海拔530～610 m的河口及马关一带,而垂花蛛毛苣苔产于广西那坡的海拔900～1 150 m段的石灰山。此外还讨论了该新种与蛛毛苣苔属其他几种基生叶类型的近缘种[如三萼蛛毛苣苔(P. trisepala W. H. Chen & Y. M. Shui)、蔓耗蛛毛苣苔(P. manhaoensis Y. M. Shui & W. H. Chen)及河口蛛毛苣苔(P. hekouensis Y. M. Shui & W. H. Chen)]的区别,并提供了相关物种的彩色图片及区分说明,主模式标本存放于中国科学院昆明植物研究所标本馆(KUN)中。近年来,由于中越边境的石灰岩地区不断有新分类群或新记录物种的发现,所以很有必要加强对该区域的植物多样性考察。     

全基因组复制事件的绝对定年揭示莲座蕨属植物的迟滞演化

全基因组复制在维管植物的物种形成过程中普遍存在, 被认为是物种适应极端环境的重要机制之一。确定全基因组复制事件的发生时间对理解生物的适应性演化具有重要意义。然而, 在维管植物, 特别是蕨类植物中, 全基因组复制事件的发生时间及其演化意义仍知之甚少。本研究以蕨类植物重要基部类群——福建莲座蕨(Angiopteris fokiensis)为例, 基于不同采样点(广东、广西、上海)的3个转录组学数据, 利用同义替换率(Ks)和绝对定年的方法分析全基因组复制事件的发生时间和物种单位时间内的分子演化速率, 并对事件发生后保留下的基因进行基因功能注释和富集分析。结果表明, 福建莲座蕨在159‒165 Mya发生了一次全基因组复制事件, 该复制事件优先保留的基因主要与营养代谢、信号传导、适应调节和组织结构生长相关。另外, 福建莲座蕨的分子演化速率为1.66 × 10^‒9 (同义替换/位点/年), 是除裸子植物外, 陆生植物中已知演化速率最缓慢的类群。综合以上研究结果, 我们推测福建莲座蕨全基因组复制的发生可能与裸子植物繁盛、核心被子植物集中兴起或托阿尔阶灭绝事件有关。而复制后显著保留基因可能促进了莲座蕨属(Angiopteris)植物的遗传和形态创新, 从而帮助其快速适应环境的剧烈变化。进一步对该类群植物演化速率缓慢的原因进行讨论, 推测莲座蕨属缓慢的演化速率可能与其本身世代周期长、基因组较大及其生长环境稳定有关。本研究通过分析福建莲座蕨的全基因组复制历史和复制基因的保留模式, 推测全基因组复制事件对促进演化速率较慢的植物适应极端环境变化具有重要意义, 可为理解其他陆生植物的适应性演化提供更多启发。