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西部地區(qū)代表植物：A.杜鵑花屬，B.馬先蒿屬，C.龍膽屬，D.風毛菊屬。

東部地區(qū)代表植物：A.木蓮屬，B.領春木屬，C.金粟蘭屬，D.柯屬?！　⒈﹫D

我國是全球植物多樣性最豐富的國家之一，全球10%的開花植物（即被子植物）產(chǎn)于中國。中國既是歷史悠久的物種避難所，也是快速崛起的近期物種的發(fā)源地。然而，關于中國開花植物是在何時、以什么樣的方式聚集在一起，并形成如今的分布式樣和現(xiàn)代植被等一系列科學問題，長期沒有得到詳盡的回答。

近日，國內(nèi)外科學家的聯(lián)合研究給出了答案。2月1日，國際頂級學術刊物《自然》（Nature）發(fā)表了論文“Evolutionary history of the angiosperm flora of China”（中國被子植物進化歷史）。該研究首次系統(tǒng)揭示了中國被子植物屬進化的時空分布特征。

該研究歷時數(shù)年，橫跨植物系統(tǒng)學、生物地理學、植物分類學、生態(tài)學等多學科領域，由中國科學院植物所陳之端團隊、南京林業(yè)大學毛嶺峰博士聯(lián)合美國佛羅里達大學和澳大利亞國立標本館等單位的同行們合作完成。

這項研究綜合了時間和空間兩個維度。通過時間層面的分析，研究人員發(fā)現(xiàn)中國約66%的開花植物屬直到中新世早期（約2300萬年前）才出現(xiàn)。空間層面上，研究者將我國遼闊的國土劃分成100千米 × 100千米的柵格。通過計算每個柵格內(nèi)被子植物屬的平均分化時間，即得到綜合了時間與空間的數(shù)據(jù)。令人驚訝的是，其結果正好吻合了以500毫米降水線劃分的濕潤-半濕潤地區(qū)和干旱-半干旱地區(qū)，即中國東部和中國西部。

研究以《中國植物志（英文版）》（Flora of China）所載物種為標準，用大數(shù)據(jù)的手段分析了海量的植物志書、文獻資料、古生物化石資料、植物標本等，并輔以大量的野外調查實證。

研究開篇引入“搖籃”和“博物館”的概念，“搖籃”指孕育新生命的地方，“博物館”指陳列古老物品的地方。從生物多樣性的角度看，“搖籃”可以理解為生物多樣性由近期物種高度分化的地區(qū)；而“博物館”則理解為物種分化在早期完成，物種多樣性是早期分化物種累計所產(chǎn)生的地區(qū)。

研究發(fā)現(xiàn)，在空間上，中國東部地區(qū)被子植物屬的分化時間古老，系統(tǒng)發(fā)育多樣性高，西部地區(qū)相對較為年輕，系統(tǒng)發(fā)育多樣性相對較低。據(jù)分析，我國東部地區(qū)對草本植物屬表現(xiàn)出“博物館”的效應，而對木本植物則兼有物種保存的“博物館”和物種分化“搖籃”的雙重效應——換言之，東部的木本植物既歷史相對長久，也更容易產(chǎn)生新的物種。

關于這種分布格局的原因，文章并列第一作者魯麗敏、葉建飛、劉冰認為，西部主要是西北干旱地區(qū)和青藏高原的高寒地區(qū)，近期青藏高原的隆升和亞洲季風的加劇使得這些地區(qū)的地形和氣候發(fā)生了巨大變化，再加上草本植物生活周期較短，適應性較強，從而造就了西部地區(qū)草本植物的高度分化，所以青藏高原更像是草本植物的“搖籃”。而東部，山區(qū)的地理位置和相對穩(wěn)定的氣候條件庇護了大量起源古老的植物。

該研究還提出系統(tǒng)發(fā)育多樣性最高的地區(qū)基本都位于東部：廣東、廣西、貴州、海南和云南地區(qū)。這幾個地區(qū)也是珍稀瀕危植物的熱點地區(qū)。所謂熱點，是指物種高度豐富、特有、集中而又面臨威脅的地區(qū)。目前，研究組已經(jīng)將相關數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡上公開供研究者免費下載。這些數(shù)據(jù)對國家公園、自然保護區(qū)的建設具有重要的理論指導意義。

陳之端領銜的植物系統(tǒng)發(fā)育重建研究組主要利用基因、基因組、形態(tài)學以及生物地理學等證據(jù)探討被子植物大類群的系統(tǒng)發(fā)育和進化。早在上世紀90年代，陳之端團隊就開始在全國采集樣本和DNA材料，目前已經(jīng)收集了32000多號植物DNA材料和憑證標本。

珍稀瀕危植物的熱點區(qū)域

2016年，陳之端團隊在《植物分類學報（英文版）》（Journal of Systematics and Evolution）上牽頭組織了一期專輯，詳細介紹了他們的研究成果——中國維管植物的“生命之樹”。研究選取能夠代表中國維管植物93%的屬的6098個種，通過分子手段構建的“生命之樹”，可以反映分類群的親緣關系和進化歷史。研究組此次在《自然》上發(fā)表的文章，結合了空間數(shù)據(jù)，展示了中國被子植物時空分化模式，是對“生命之樹”研究的延伸。

研究生物間的親緣關系和進化歷史的意義何在？

“因為傳統(tǒng)的生物多樣性分析是基于每一個物種都平等的假設，并沒有考慮物種間的親緣關系和進化歷史，但是，每個種在生命之樹上的位置是不一樣的，有的在進化樹的基部，有的在頂端，有的在中間，基于‘生命之樹’的系統(tǒng)發(fā)育多樣性研究可以提供生物的親緣關系和進化歷史信息，是對傳統(tǒng)生物多樣性研究的補充。”葉建飛告訴記者。

“就好比災難來臨時，諾亞方舟只能轉移有限的人，那么，只轉移一個專業(yè)領域的專家有意義呢，還是轉移許多不同領域的專家更有意義呢？”劉冰以此比喻系統(tǒng)發(fā)育多樣性研究對生物多樣性保護工作的現(xiàn)實意義。

這項研究不僅具有重大的學術意義，還有重要的社會價值。文章通過種和屬水平進化信息的空間分布特征，并結合現(xiàn)有自然保護區(qū)的分布情況，提出自然保護區(qū)建立的依據(jù)不僅需要考慮物種多樣性層面，更需要考慮系統(tǒng)發(fā)育多樣性的背景和空間分布特征，以期在設立自然保護區(qū)時能夠最大限度保護物種的進化歷史信息，如對早期孑遺成分的保護。