揭秘兰科石斛组植物跨热带—亚热带的进化格局与适应模式
时间:2026-03-10 来源:
近日,南昌大学向小果研究员课题组在 Nature 系列期刊Communications Biology上发表了题为“Out of the tropics and adaptation in the Asian subtropics of Dendrobium section Dendrobium (Orchidaceae)”(https://doi.org/10.1038/s42003-026-09670-3) 的最新研究成果。该研究以附生兰石斛组植物为研究对象,系统解析了其从亚洲热带向亚热带扩散的时空动态、宏观进化规律及形态适应模式,为理解植物“走出热带”的适应性进化提供了全新的典型案例。

热带地区作为全球生物多样性的“摇篮”与“博物馆”,一直是生物多样性研究的核心区域,而植物从热带向亚热带地区扩散后的分化模式与适应策略,仍是当前进化生物学领域的未解之谜。兰科石斛组包含约 88 种附生兰,多数物种具有较高的药用和园艺价值,其自然分布横跨亚洲热带与亚热带,是探究热带植物向亚热带适应性进化的理想类群。
课题组基于全质体基因组和 nrITS 分子数据,构建了石斛组植物稳健的系统发育关系,结合生物地理重建、宏观进化速率分析、形态性状祖先状态重建及生态位模型模拟等多种研究方法,全面探究了该组植物的时空进化动态、亚热带适应的关键形态特征,并模拟了其古今及未来的分布格局。
研究取得了一系列关键发现:其一,明确了石斛组的起源与扩散式样,该类群起源于中新世中期的亚洲热带,自上新世早期以来,至少发生了 4 次独立的从热带向亚热带的扩散事件,这一过程与东亚夏季风的加强及区域降水的增加密切相关;其二,揭示了热带与亚热带类群迥异的多样化式样,热带类群的净多样化速率随全球气温下降持续降低,亚洲热带地区同时扮演了石斛组进化“摇篮”与“博物馆”的双重角色,而亚热带类群则因生态位和形态性状进化速率的显著提升,净多样化速率呈上升趋势,且显著高于热带类群;其三,发现了亚热带适应的关键形态特征,石斛组植物在迁入亚热带后,出现了茎、叶小型化的形态适应,而温度季节性是驱动该形态变化的核心环境因子,且茎、叶小型化在亚热带类群中多次独立进化,呈现出趋同进化的特征;其四,解析了石斛组的分布格局与驱动因素,自上新世以来,该类群的分布北界始终与亚洲亚热带常绿阔叶林高度重叠,降水是决定其分布的关键气候因子,亚洲亚热带常绿阔叶林是石斛组物种的核心生境,该植被类型的保护对附生兰的保育至关重要。

图. 石斛组四个形态性状的祖先状态重建
该项工作由南昌大学、江西省林业科学院、中国科学院西双版纳热带植物园、香港嘉道理农场暨植物园等单位合作完成。南昌大学生命科学学院博士研究生周鹏为论文第一作者,南昌大学向小果研究员与江西省林业科学院朱仔伟高级工程师为共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金、江西省人才项目、江西省自然科学基金等项目的资助。

