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辰山植物(wù)園聯合浙江理(lǐ)工大(dà)學等單位在湘東南(nán)發現鼠尾草(cǎo)屬新成員(yuán)

 

鼠尾草(cǎo)屬(Salvia L.)作爲唇形科(Lamiaceae)中最大(dà)的(de)屬,全世界約有1000種,廣布于熱(rè)帶和(hé)溫帶地區(qū),形成中南(nán)美(měi)洲(約500種)、中亞-地中海地區(qū)(約250種)和(hé)東亞地區(qū)(約100種)3個(gè)主要的(de)多(duō)樣性中心。該屬的(de)多(duō)個(gè)物(wù)種(如丹參S. miltiorrhiza、歐鼠尾草(cǎo)S. officinalis、一串紅S. splendens、迷叠香S. rosmarinus)在醫藥、食品、園藝、日化(huà)等多(duō)個(gè)領域被廣泛應用(yòng),具有十分(fēn)重要的(de)科研與經濟價值。

2022年8月(yuè),辰山植物(wù)園唇形科植物(wù)保育團隊赴湖南(nán)省桂東縣考察鼠尾草(cǎo)屬植物(wù)資源,在當地自然資源局工作人(rén)員(yuán)協助下(xià),在野外發現一個(gè)形态極爲特殊的(de)鼠尾草(cǎo)屬植物(wù)居群,随後連續兩年,研究人(rén)員(yuán)在原産地對(duì)該居群進行了(le)深入地群體和(hé)群落狀況調查與試驗工作(圖1)。研究發現,該種爲多(duō)年生草(cǎo)本,單葉,形态上屬于膠質鼠尾草(cǎo)組(Sect. Glutinaria),與國産的(de)雲生丹參S. nubicola、琴柱草(cǎo)S. nipponica和(hé)分(fēn)布在歐洲和(hé)中亞的(de)膠質鼠尾草(cǎo)S. glutinosa、朝鮮半島的(de)鳥嶺鼠尾草(cǎo)S. chanryoenica、日本的(de)信濃鼠尾草(cǎo)S. koyamae、秋桐鼠尾草(cǎo)S. glabrescens近緣,但該種在自然居群中呈現淡紫色或淡黃(huáng)色兩種花色,花冠形态較爲特殊,葉基心形、葉片顯著較大(dà)(圖2)。

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圖1. 辰山植物(wù)園和(hé)浙江理(lǐ)工大(dà)學研究人(rén)員(yuán)在湖南(nán)桂東縣開展植物(wù)野外調查

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圖2. 桂東丹參Salvia guidongensis C.Z.Huang, Yan.B. Huang, B.J. Ge, & Z.C. Qi的(de)形态特征

團隊成員(yuán)通(tōng)過與國内外研究者緊密合作,對(duì)這(zhè)個(gè)特殊居群與膠質鼠尾草(cǎo)組的(de)其它6個(gè)成員(yuán)進行了(le)形态數量與質量性狀的(de)AMOVA與PCA分(fēn)析,顯示該物(wù)種的(de)形态特征能夠顯著區(qū)别于組内其它物(wù)種(圖3),可(kě)能爲一個(gè)新分(fēn)類群。在進一步整合了(le)形态學、系統發育、質體基因組學多(duō)方面的(de)證據後,确認該特殊居群爲鼠尾草(cǎo)屬新成員(yuán)(圖4),并以首次發現地地名命名爲Salvia guidongensis C.Z.Huang, Yan.B. Huang, B.J. Ge, & Z.C. Qi,中文名拟爲桂東丹參,因其與雲生丹參(Salvia nubicola Wall. ex Sweet)形态最爲接近。本研究成果于2024年3月(yuè)5日,以Salvia guidongensis sp. nov.: Unraveling a critical evolutionary link in East Asian Salvia from Central China integrating morphology, phylogeny, and plastid genomics爲題在國際植物(wù)學期刊Frontiers in Plant Science發表。

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圖3. 基于數量與質量性狀的(de)膠質鼠尾草(cǎo)組形态特征PCA

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圖4. 基于質體DNA的(de)東亞鼠尾草(cǎo)屬代表物(wù)種系統發育與分(fēn)歧時(shí)間

桂東丹參的(de)發表與研究工作不僅豐富了(le)我國鼠尾草(cǎo)屬物(wù)種多(duō)樣性,擴充了(le)鼠尾草(cǎo)屬的(de)種質資源,而且由于其華中地區(qū)分(fēn)布的(de)特殊性,使得(de)膠質鼠尾草(cǎo)組原本的(de)間斷分(fēn)布模式得(de)以連接,爲解析歐洲中亞東亞植物(wù)區(qū)系間的(de)生物(wù)地理(lǐ)演化(huà)曆史提供了(le)新的(de)視角與證據。此外,研究顯示桂東丹參的(de)物(wù)種形成時(shí)間爲中新世晚期(約6.2百萬年),其獨特的(de)雙色花冠、較大(dà)的(de)葉片尺寸,以及群落中伴生種的(de)特征組成,是進一步理(lǐ)解植物(wù)在應對(duì)中新世末期整體暖濕氣候逐漸變冷(lěng)過程中的(de)适應性演化(huà)和(hé)我國中部孑遺闊葉林(lín)植被形成的(de)寶貴研究材料。

這(zhè)項工作由辰山植物(wù)園聯合國内外8家單位12位研究人(rén)員(yuán)共同完成。上海辰山植物園黃(huáng)豔波爲第一作者,浙江理(lǐ)工大(dà)學祁哲晨、上海辰山植物園葛斌傑、浙江大(dà)學李攀、上海植物(wù)園魏宇昆爲共同通(tōng)訊作者,湖南(nán)郴州桂東縣自然資源局黃(huáng)存忠、東北(běi)大(dà)學(日本)伊藤卓朗、日本國立自然科學博物(wù)館國府方吾郎等單位的(de)學者與研究生也(yě)參與了(le)本項工作。

本研究得(de)到上海市綠化(huà)和(hé)市容管理(lǐ)局項目、上海市科委科技計劃項目、浙江省自然科學基金、上海市唇形科植物(wù)國家林(lín)木(mù)種質資源庫的(de)資助。

背景閱讀:

我國是東亞鼠尾草(cǎo)多(duō)樣性最豐富的(de)國家,根據《Flora of China》(中國植物(wù)志英文版),國産鼠尾草(cǎo)屬共84種,占該地區(qū)鼠尾草(cǎo)種類80%以上,呈現橫斷山區(qū)、大(dà)别山-桐柏山-伏牛山和(hé)川東-湘鄂區(qū)域、天目山-黃(huáng)山-武夷山和(hé)南(nán)嶺多(duō)樣性高(gāo)的(de)分(fēn)布特點。随著(zhe)近年來(lái)對(duì)該屬研究的(de)不斷深入,新的(de)分(fēn)類學處理(lǐ)陸續發表。自2000年以來(lái),已有30個(gè)分(fēn)類學處理(lǐ),包括5個(gè)模式指定、2個(gè)新組合、4個(gè)新名稱、3個(gè)新異名,新類群的(de)發表更是多(duō)達12個(gè)(數據來(lái)源:中國植物(wù)名稱索引數據庫https://cpni.ibiodiversity.net/web/index)。這(zhè)些持續的(de)分(fēn)類變動和(hé)新物(wù)種的(de)發現,凸顯了(le)鼠尾草(cǎo)屬在系統發育和(hé)分(fēn)類學研究中仍然面臨諸多(duō)挑戰,特别是以往調查薄弱地區(qū)、分(fēn)類地位存疑類群、以及狹域分(fēn)布物(wù)種的(de)生存現狀等方面的(de)研究。

辰山植物(wù)園經過多(duō)年的(de)資源調查與研究,近年來(lái)對(duì)鼠尾草(cǎo)屬進行了(le)多(duō)個(gè)分(fēn)類處理(lǐ),并發表了(le)多(duō)個(gè)新分(fēn)類群。目前,上海辰山植物園已收集與保育的(de)鼠尾草(cǎo)屬植物(wù)150種(品種),其中包括國内75種,自主選育并申報新品種權7個(gè);國外65種,10個(gè)品種,共計1752份資源,成爲全國乃至東亞地區(qū)收集和(hé)保育鼠尾草(cǎo)種質最豐富的(de)資源庫。這(zhè)些資源爲鼠尾草(cǎo)屬植物(wù)的(de)多(duō)樣性保護與繁育、科學研究與資源利用(yòng)提供了(le)寶貴的(de)材料和(hé)數據支持。

附:

論文鏈接:https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1332443

文/圖:黃(huáng)豔波、葛斌傑、祁哲晨