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近日，《Journal of Systematics and Evolution》(JSE)在線發表了中國科學院武漢植物園胡光萬團隊及其合作者的題為“Phylogenomics reveals the impacts of the African arid corridor on the evolution of Trichoneura(Poaceae)”研究論文。該研究通過完整葉綠體基因組和核基因分析，探討了非洲干旱走廊對禾本科毛蝰草屬(Trichoneura)植物演化的影響，揭示了該屬植物的系統發育關系、分化歷史，并重建了其祖先分布區域，為理解非洲植物多樣性的分布模式和演化歷史提供了重要見解。

非洲干旱走廊是地質歷史時期形成的干旱區域，貫穿非洲中部和南部，將原本連續的森林生態系統分割為多個孤立的棲息地。這一走廊的形成可追溯至中新世，當時東非高原的抬升和本格拉寒流的增強導致了非洲的干旱化。研究發現，這一地質事件直接導致了毛蝰草屬植物分布碎片化(圖1)。原本連貫的種群被干旱走廊分隔，逐漸演化出適應不同生態位的獨立物種。研究團隊對毛蝰草屬7個物種進行了完整葉綠體基因組測序和核基因分析，重建該屬的系統發育關系和分化歷史，結果表明：毛蝰草屬起源于約578萬年前的晚中新世，與非洲干旱走廊的形成時間高度吻合(圖2)。該屬最初分布在非洲西南部，隨后通過兩次擴散事件與一次隔離事件，擴散至東北非、南美與阿拉伯地區。其中，毛穎草(T. mollis)的基因組分析尤為引人注目：這種廣泛分布于非洲的植物，其基因竟與南美的林德利草(T. lindleyana)高度相似(圖3)，暗示了跨大西洋擴散的可能性。

此外，研究團隊通過生態位模型模擬研究揭示了毛蝰草屬物種對干旱環境的驚人適應性。模擬結果顯示，這些植物偏好半干旱沙漠、稀樹草原和熱帶干燥森林等生境。盡管分布碎片化，它們在不同大陸的生態位卻高度重疊，展現出“系統發育生態位保守性”。更值得注意的是，模型預測象草(T. eleusinoides)的適宜分布區可能沿干旱走廊向東北非擴張，為未來氣候變化下預測物種遷移提供了科學依據。

中國科學院武漢植物園已畢業博士研究生Millicent Akinyi Oulo為論文第一作者，胡光萬研究員為論文的通訊作者，該研究聯合了來自英國皇家植物園邱園的Maria S. Vorontsova博士的參與，并由英國皇家植物園邱園提供了重要的研究材料。研究得到了湖北省科技計劃(2022EHB031)、國家自然科學基金(32270228)、江夏實驗室(JXBS010)、中國科學院(151853KYSB20190027、SAJC202401)、和邊沁莫克森基金(BMT18‐1021)等多項基金的資助。

圖1.毛蝰草屬在非洲的分布示意圖

圖2.基于73個蛋白編碼基因的狗牙根族(Cynodonteae)物種分化時間估算(毛蝰草屬以紫色顯示)

圖3.毛蝰草屬祖先區域重建(基于RASP軟件中的DIVALIKE模型)