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植物-傳粉者的發散式協同多樣化模式具普適性
被子植物和傳粉昆蟲的相互關系和協同進化長期被認為是形成兩類生物極高物種多樣化的重要驅動力。然而，遵循嚴格協同進化導致協同成種的傳統認知，一直無法解釋雙方物種多樣化的完整過程。中國科學院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱“版納植物園”)研究人員前期揭示了兼容傳粉者宿主轉移和植物雜交漸滲的發散式協同進化是榕樹-榕小蜂專性傳粉體系物種多樣化的主導模式。該模式是否同樣適用于其它專性傳粉關系體系的問題值得在更多類群中加以檢驗。
為此，在被子植物主要代表類群(單子葉植物、雙子葉植物、基部分支植物)內選擇了6類經典的專性傳粉系統，包括4類專性傳粉程度最高的傳粉-育幼關系體系和2類傳粉者自由生活的專性關系系統。在全球范圍內，收集6類專性傳粉系統的11組動植物傳粉關系組合及相關動植物的系統發育樹數據集，進行了基于進化事件的協同系統發育分析(Event-based cophylogenetic analysis)，以推測不同進化事件，如協同成種(cospeciation)、宿主轉移(host switch)、獨立成種(duplication)、關系破裂(association loss)等事件和過程，對植物-傳粉者當前物種多樣性和專性關系格局形成的相對貢獻。
研究結果表明：在所有傳粉系統中，協同成種事件的發生頻率總是低于非協同成種事件。植物-傳粉者的協同物種形成事件僅占3%-44%，遠低于傳統觀點預期;而非協同事件(如傳粉者宿主轉移(最高63%)、傳粉關系丟失(最高51%)、傳粉者獨立成種(最高47%))均占據主導地位，總和最高達97%。不同系統之間比較時，協同成種事件在傳粉-育幼關系系統中的發生頻次要高于傳粉者營自由生活的系統。該研究首次系統性地否定了植物-傳粉者的協同成種事件主導雙方類群協同物種同多樣化的傳統認識，支持了更加動態和發散式的植物-傳粉者多樣化模式。此外，該研究還發現該格局同樣存在于部分植物-造癭者的對抗關系體系中，進一步支持了發散式協同物種多樣化模式的普遍性。
該研究也為當前快速變化環境下的生物多樣性整體保護對策提供了新視角。即使在最為專性的動植物系統中，動態的物種間關系本就是進化常態，生物多樣性保護實踐中要重視生態關系網絡的動態性。在環境快速變化的大背景下，優化調整生態關系網絡，可能為群落層面上整體物種的快速適應提供新的機會。
該研究以Cospeciation is not the dominant driver of plant–pollinator codiversification in specialized pollination systems為題于2024年8月在線發表于國際動物學會官方期刊Integrative Zoology上(動物學Top 5%)，并在該期刊中國作者2024年第三季度發表文章三月內下載量中位列前茅，榮獲“Wiley威立中國高貢獻作者”論文。
版納植物園動植物關系組已畢業碩士生Channongxouang TAENGON(老撾籍)和快速進化與保護組在讀碩士生馮瑩為共同第一作者，王剛研究員為通訊作者，陳進研究員、博士后Sasith Tharanga ALUTHWATTHA 和 廈門大學張原野教授作為共同作者，共同完成了該研究。該研究得到云南省自然科學基金“杰青”項目、興滇英才、國家自然科學基金、中國科學院青年創新促進會及版納植物園自主部署項目的支持，在此一并特別感謝。
圖1. 植物-昆蟲協同系統發育分析方法示意(a)、六個專性動植物傳粉系統選擇(b)及動植物協同物種多樣化的主要進化事件的相對頻率(c-d)的推測結果。
本文作者：王剛
責任編輯：張維靜
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