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让我们干了这杯物种酒! 精选

已有 4733 次阅读 2020-4-1 11:25 |系统分类:科研笔记|关键词:学者| 植物成种

有一天下午,我像平常一样浏览主流植物学期刊Annals of Botany主页,突然发现一篇很有意思的论文“Plant speciation in the age of climate change”。这篇论文的关键词“成种”、“气候变化”深深地吸引了我,瞬间有一百万个关联的文献、图片、词句、以及想法涌现在我的脑海,最终让我整个下午都沉浸在对这个科学问题的思考之中。

如果你在任意网站搜索“植物成种”和“植物灭绝”,你会得到差异非常明显的结果。对大多数人而言,可能更关注的是植物灭绝,但对植物成种往往关心不够。这一方面是新闻报道的结果(如新闻更容易关注物种灭绝、森林的破坏与自然灾难等);另一方面与不起眼的植物成种本身也有关,毕竟一个物种的形成的时间尺度动辄成千上万年,而往往是以百万年计的。即使对于最快的植物成种,如植物育种,往往也需要数十年的时间。加上植物育种的对象一般是常见的农作物(如小麦、水稻、玉米、大豆和土豆等),人们对这些新的植物品种并不是特别关心。

但有一点是肯定的,植物成种跟植物灭绝一样是从未停止的生物学过程,不以人类干扰与否而改变。那么,在气候变化、特别是全球气候变暖背景下,植物成种有哪些方式呢?我们未来的世界会是怎么样的呢?Levin对这些问题进行了很好地思考和总结,他认为在气候变化背景下植物的成种以同源多倍体成种为主,其次为异源多倍体成种、染色体重组和杂交,而世系分离的方式是比较少见。实际上,同源多倍体成种在过去的地质时期,如PETM阶段(5600万年前的古新世-始新世极热事件)确实也是植物最重要的成种方式。植物通过染色体多倍化或基因组加倍的方式增强对环境突变的适应能力,是植物避免灭绝命运的最重要的生物学机制。因此,在当下的人类世,一个可预见的未来是,植物的多倍体会继续增加;相比于高大的树木,草本和灌木有更灵活的生长策略和更大的基因变异,因此未来的景观可能会有越来越多的体型较小的植物,特别是多年生草本植物。

我根据植物成种方式的相对重要性,做了一个描述气候变化背景下植物主要成种方式概念图(图1)。这个概念图像一个酒瓶,而这里的酒就是我们的植物物种了。希望能够通过这种直观的方式向大家展示这一基础植物生物学概念。评述文章“Dominant plant speciation types. A commentary on: ‘Plant speciation in the age of climate change’”已经发表在Annals of Botany

发表不是结束,往往意味着开始。在文献调研时发现了一些更有趣的问题,如植物成种的机制是什么?在地球上的哪些区域更容易成种?当下的灭绝方式有哪些?在气候变化背景下,植物成种和植物灭绝哪个占主导?现在,又有10亿个文献、图片、词句、以及想法涌现我的脑海。一篇观点文章“Plant extinction excels plant speciation in the Anthropocene”就此逐渐清晰和明朗起来。

 科学网专用-植物成种方式.jpg

图1. 植物主要的成种方式. 按照重要性,从下到上依次是同源多倍体成种、异源多倍体成种、染色体重组成种、同倍体杂交和世系分离。

  

参考文献

Gao, J. G. (2019). Dominant plant speciation types. A commentary on: ‘Plant speciation in the age of climate change.’ Annals of Botany, 124(5), iv–vi. https://doi.org/10.1093/aob/mcz174
Levin, D. A. (2019). Plant speciation in the age of climate change. Annals of Botany, 124(5), 769–775. https://doi.org/10.1093/aob/mcz108

Gennu F. (2019). The future will be short. Botany One, https://www.botany.one/2019/11/the-future-will-be-short/

注: 本文英文发表在Nature Research Ecology & Evolution Community上:

https://natureecoevocommunity.nature.com/users/54409-gao-jianguo/posts/64847-let-s-drink-up-this-glass-of-species-wine



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