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热带植物为何更倾向于产生肉质果实?——系统发育保守性是主导因素

时间:2021-10-13  来源:科技外事处  浏览次数:   作者:王刚     打印  字体: 关闭

  植物功能性状通常表现出明显的纬度和海拔等空间趋势。大量研究表明环境因子、植物其它功能性状以及系统发育保守性对这一趋势均具有不同程度的解释度;然而,由于方法的局限性,很少有研究对主要影响因子的相对贡献度进行系统解析。比如,研究者希望给出每个解释变量对目标性状变异的解释度(R2),当使用系统发育相关模型或混合模型时,协变量的存在和因子间不独立等情况,推算协变量和相关变量的相对贡献就会面临挑战。这种情况直接阻碍了对诸如“目标性状的变异在多大程度上受系统发育关系影响”等问题的解答。 

  版纳物园王刚研究员与安徽大学资源与环境工程学院王博教授等国内外研究人员合作,引入一种新模型计算方法解析了影响植物果实类型空间变异的各主要因素的相对贡献。该方法通过比较全模型与去除某解释变量的子模型对目标性状变异解释度的差异,可以推测该解释变量对目标性状变异的相对贡献度(偏决定系数 partial R2),为解决此类问题提供了新的分析视角。  

  研究以中国云南省境内分属热带、亚热带和温带地区3个生物多样性热点地区的9370种种子植物的果实类型(肉质vs.干果)为研究对象,首次系统比较了气候因子(以分布地区替代)、生活型(木本vs.草本)和系统发育历史对解释果实类型空间变异的相对贡献。研究发现:当前研究中普遍认为的对解释果实类型变异的两个重要因素——气候因子和生活型,仅仅解释了果实类型变异的1.7%0.3%;相比之下,系统发育保守性解释了果实类型变异的79.5%。进一步分析表明,系统发育保守性对果实类型变异的影响贯穿整个系统发育历史,且其影响强度在进化过程中呈持续线性增加趋势。同时本文还对当前研究中高估生活型和气候因子贡献度的原因进行分析和解释。本研究以果实类型的空间变异为例,展示了该方法(Partial R2推算)在估算包含系统发育在内的多个影响因子对解释目标性状变异的相对贡献研究方面的强大功效,为其它功能性状变异的影响因素研究提供了很好的范式。  

  相关研究结果以Phylogenetic conservatism explains why plants are more likely to produce fleshy fruits in the tropics为题在线发表于生态学经典期刊Ecology版纳植物园的王刚研究员为该文第一作者,安徽大学资源与环境工程学院的王博教授为论文通讯作者。美国威斯康辛大学麦迪逊分校的Anthony R. Ives教授,版纳植物园的朱华研究员、谭运洪研究员和杨洁研究员,以及英国邱园的陈思翀研究员共同参与了该工作,并作出重要贡献。该项研究得到国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会支持。 

云南9370种植物果实类型分布及相关影响因素分析。果实类型在气候区(a)、生活型(b)和系统树(c)上分布情况。三种因素对解释果实性状空间分布变异的相对贡献(d),及其各自受系统发育影响

 

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