基于MaxEnt模型预测中国兰属植物的分布格局及主导气候因子(附表)

兰属(Cymbidium)中，除了兔耳兰C.lancifolium以外的所有种均被列为国家重点保护野生植物。为探究其在未来气候条件下的潜在分布格局，该研究基于兰属植物已知的分布点和19个气候因子，利用最大熵(MaxEnt)模型和地理信息系统(ArcGIS)模拟兰属以及其中20种兰属植物在9种不同气候情景(当代以及未来2030s、2050s、2070s和2090s 4个时间段各两种温室气体排放情景)下的潜在分布格局。结果表明：(1)最干旱季降水量(Bio17)、年降水量(Bio12)和温度季节性变化(Bio4)是影响兰属植物地理分布格局的主导气候因子。(2)不同兰属植物在未来情景下的适生区表现出不同的变化趋势，并且影响其分布的主导气候因子也有所不同。其中，冬凤兰(C.dayanum)等8个物种的适生区面积整体呈扩张趋势，而西藏虎头兰(C.tracyanum)等12个物种的适生区面积整体则呈缩减趋势。该研究结果为兰属植物就地保护与迁地保护提供了重要参考，对兰属等濒危野生植物的保护具有积极意义。     

石斛属植物抗肿瘤活性成分及其机制研究进展

石斛属(Dendrobium)是兰科植物中的第二大属,很多石斛属植物是传统的名贵药用植物,具有良好的抗肿瘤作用。近年来石斛属植物抗肿瘤研究取得了显著进展,该文对石斛属植物的抗肿瘤主要活性成分、提取方法以及抗肿瘤机制等方面进行了归纳。石斛属植物抗肿瘤主要活性成分有多糖、生物碱、菲类、联苄类、芴酮类化合物等,抗肿瘤作用机制主要有增强机体免疫力、抑制癌细胞增殖、促进癌细胞凋亡、调控或阻滞癌细胞周期、抗氧化和清除自由基、改变信号通路传导等。在此基础上,进一步提出加强对石斛属植物抗癌方面的深入研究,挖掘更多的石斛属药用资源及其特征成分,深入解析它们的抗肿瘤作用机制,建立全面的评价体系,为开发石斛属植物抗癌药物提供理论基础,为合理、有效地利用石斛属资源提供科学依据。     

基于转录组数据揭示4种兜兰的全基因组复制历史

多倍化或全基因组复制(WGD)是物种多样性发生的重要驱动力。目前, 在蕨类、菊科以及豆科等类群丰富的植物中已多次报道全基因组复制事件, 而兰科(Orchidaceae)全基因组复制事件报道极少, 与其丰富的物种多样性存在矛盾, 推测与前期样本量小但类群跨度大的研究策略有关。选取染色体数目变异丰富且多样性较高的兜兰属(Paphiopedilum)为兰科植物代表类群, 基于共享数据库中4种兜兰的转录组数据, 采用同义替换率(K_s)、系统发生基因组学以及相对定年的方法分析兜兰属植物是否发生过全基因组复制事件。结果表明, 在4种兜兰中均检测到3次全基因组复制事件, 分别发生在110.17-119.77 Mya (WGD1)、60.95-74.19 Mya (WGD2)和38.19-45.85 Mya (WGD3)。其中, WGD3为新检测到的全基因组复制事件, 推测其发生在杓兰亚科(Cypripedioideae)与姐妹类群分化后, 兜兰属与姐妹类群分化之前。此外, 3次全基因组复制事件发生后优先保留的基因拷贝在功能上多与当时的环境胁迫响应相关, 推测全基因组复制提高了兜兰属植物祖先对当时极端环境变化的适应性。     

基于最大熵模型的中国兜兰属植物潜在分布模拟

基于已知分布点和20个环境因子,该研究利用MaxEnt模型模拟在现在(1970—2000年)气候条件和2种不同共享经济路径情景下(SSP1-2.6、SSP5-8.5)未来(2081—2100年)兜兰属(Paphiopedilum)植物的潜在分布格局,找出影响物种分布的环境因子。结果表明,兜兰属植物的最适宜分布区位于滇东南地区、贵州西南、广西西部、广东南部、海南北部。影响该属植物分布的主要环境因子是年降水量、年温度变化和最干旱季降水量。随着全球变暖,适生区有向北和西北方向扩张的趋势,逐渐往西北亚热带方向延伸。在SSP5-8.5的情景下,高适生区出现大幅度收缩。在未来气候情景下,不同种群的分布区变化规律并不一致,其分布格局响应气候变化的趋势也有所不同,因此该文针对分布区变化趋势不同的物种提出了不同的保护策略。     

兰科植物菌根真菌研究新见解

兰科(Orchidaceae)在地球生命系统演化中占有十分重要的地位,几乎全部兰科植物均处于不同程度的濒危状态,研究兰科菌根真菌对于保护珍稀濒危兰科植物具有重要意义。该文在对菌根真菌相关的概念及研究方法进行综述的基础上,对兰科菌根真菌的主要类群、特异性及其与兰科植物稀有性之间的关系,以及兰科菌根真菌与兰科植物之间的营养关系和进化关系进行了总结。兰科菌根真菌的研究方法可以归纳为经典研究方法、早期分子生物学方法、rDNA片段高通量测序法、宏基因组学方法。兰科菌根真菌类群主要隶属于担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和毛霉门(Mucoromycota)。根据兰科菌根真菌特异性与否,首次明确了兰科菌根真菌定植关系可分为三大类:特异性定植、广泛性定植和特异-广泛兼性定植。根据营养关系特点,首次将兰科植物与菌根真菌之间的营养关系划分为三大类:兰花单向利好型、典型共生型、分工合作型。兰科菌根真菌特异性与兰科植物稀有性之间的关系呈现出两面性,而兰科菌根真菌与兰科植物之间是否存在协同进化关系还需要更多的研究才能阐明。此外,该文还对兰科菌根真菌领域今后的研究提出了一些思路。     

广东兰科植物2种新记录

报道广东省2种兰科植物新记录：永泰卷瓣兰(Bulbophyllum yongtaiense J. F. Liu, S. R. Lan & Y. C. Liang)和低地羊耳蒜(Liparis formosana Rchb.f.)。活体植株保存在深圳市兰科植物保护研究中心种质资源库,凭证标本保存于深圳市兰科植物保护研究中心标本馆(NOCC)。     

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。     

广东省兰科植物新资料

报道广东兰科植物1新记录属——钻柱兰属Pelatantheria Ridley,及2新记录种,蜈蚣兰Pelatantheria scolopendrifolia (Makino) Averyanov、插天山羊耳蒜Liparis sootenzanensis Fukuyama,并对其形态特征简要描述。凭证标本保存于深圳兰科植物保护研究中心标本馆(NOCC)。