山地植物尤其是安第斯山脈和橫斷山脈的高山植物類群的輻射演化，引起了較為廣泛的關(guān)注，而山地干旱河谷中植物譜系的相關(guān)研究卻極為稀少。事實(shí)上，干旱生物區(qū)覆蓋了地球陸地表面的40%以上，是最受威脅和脆弱的生態(tài)系統(tǒng)之一，但在生物多樣性研究中經(jīng)常被忽視。中國西南地區(qū)以高原、大型山系以及由大江大河及其支流形成的深切峽谷為特征，由于焚風(fēng)效應(yīng)的影響，在河谷中往往形成以稀樹草原或硬葉灌叢為主的植被。盡管氣候條件極為惡劣，但中國西南干旱河谷的植物多樣性異常豐富，有超過3000種種子植物，其中近三分之一為該地區(qū)特有。氣候變化和人口的快速增長及人類活動增強(qiáng)，進(jìn)一步加速了干旱生態(tài)系統(tǒng)的擴(kuò)展和物種多樣性退化，研究與干旱適應(yīng)相關(guān)的功能性狀的演化，對于制定保護(hù)策略至關(guān)重要，然而眾多干旱河谷植物譜系的演化歷史仍然未知。香茶菜屬隸屬于唇形科荊芥亞科，約140種，主要分布于亞洲熱帶至亞熱帶地區(qū)。該屬以中國西南干旱河谷為多樣性中心，廣泛分布于各個(gè)主要河谷，是研究干旱河谷植物適應(yīng)性演化的理想類群。

中國科學(xué)院昆明植物研究所向春雷研究團(tuán)隊(duì)聚焦于唇形科植物分類與系統(tǒng)學(xué)研究，前期對香茶菜屬開展了系統(tǒng)研究工作（Xiang et al.,2012,2014;Chen et al.,2014,2016,2017,2019,2021,2022,2024），全面揭示了該屬的物種多樣性。最近，研究團(tuán)隊(duì)基于香茶菜屬90%物種的轉(zhuǎn)錄組和重測序數(shù)據(jù)開展了該屬的系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)和宏觀演化研究。系統(tǒng)發(fā)育重建結(jié)果表明，香茶菜屬內(nèi)可以識別四個(gè)主要支系（Clade I–Clade IV），其中包含該屬近80%物種的Clade IV內(nèi)部又可以進(jìn)一步劃分為四個(gè)分支（Clade IVa–Clade IVd）。生物地理學(xué)研究結(jié)果顯示，香茶菜屬在上新世期間經(jīng)歷了一次快速輻射分化，這一過程伴隨著生活型從多年生草本向灌木、棲息地從濕潤區(qū)域向干旱河谷的轉(zhuǎn)變。灌木這一生活型可能作為一種預(yù)適應(yīng)，促使了香茶菜屬物種向干旱河谷的遷移。與干旱相關(guān)的生態(tài)因子是影響不同生活型生態(tài)位偏好和香茶菜屬物種豐富度的關(guān)鍵驅(qū)動因素。研究結(jié)果還表明，自中新世中期以來，中國西南地區(qū)的地質(zhì)變化與東亞季風(fēng)發(fā)展的相互作用可能共同促進(jìn)了干旱河谷植物區(qū)的形成。該項(xiàng)研究工作加深了對中國西南地區(qū)獨(dú)特植物區(qū)系的演化動態(tài)和生態(tài)驅(qū)動因素的理解，揭示了山地植物應(yīng)對氣候變化和干旱區(qū)擴(kuò)張的策略，為全球范圍內(nèi)的保護(hù)工作提供了重要參考。

研究成果以Rapid radiation of a plant lineage sheds light on the assembly of dry valley biomes為題，在進(jìn)化生物學(xué)領(lǐng)域國際期刊Molecular Biology and Evolution正式發(fā)表。中國科學(xué)院昆明植物研究所陳亞萍副研究員為論文的第一作者，向春雷研究員為通訊作者，來自英國、美國、印度以及華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的合作者也參與了該項(xiàng)研究。該研究得到了中國科學(xué)院昆明植物研究所自主部署先導(dǎo)項(xiàng)目、中國西南野生生物種質(zhì)資源庫開放課題、云南省基礎(chǔ)研究計(jì)劃及中國科學(xué)院“西部之光”等項(xiàng)目的資助。

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文：向春雷，陳亞萍

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