東亞—北美間斷是北半球植物溫帶成分間斷中最經典的生物地理模式,但迄今仍缺少該分布格局在蕨類植物中的案例研究。掌葉鐵線蕨復合群包括了四個種,間斷分布于北美西部 (Adiantum aleuticum), 北美東部 (A. pedatum,A. aleuticum和A. viridimontanum) 和東亞 (A. pedatum 和A. myriosorum)(圖1)。
最近,中國科學院昆明植物研究所盧金梅博士、李德銖研究員和Smithsonian Institution的Wen Jun教授等組成的研究團隊對掌葉鐵線蕨復合群開展了深入的系統學和生物地理學研究。該研究對100個樣品的5個葉綠體片段(atpA, atpB, rbcL, trnL-F, and rps4-trnS )進行測序并重建該復合群內的系統關系。結果顯示掌葉鐵線蕨復合群是單系類群,其姐妹群為東亞分布的月牙鐵線蕨A. edentulum(圖2)。掌葉鐵線蕨A. pedatum并未聚入一個分支,而是落入三個亞分支。A. aleuticum 和A. viridimontanum 組成的分支聚入A. pedatum 內。亞洲的灰背鐵線蕨A. myriosorum 是A. pedatum-A. aleuticum 分支的姐妹群。DIVA和LAGRANGE分析均表明,掌葉鐵線蕨復合群為東亞起源,其冠級分化時間約為 4.27 (2.24–6.57)百萬年前。研究結果顯示,目前所承認的A. pedatum 可能至少需要被分為三個種(分別對應北美東部、中國和日本的居群)。掌葉鐵線蕨復合群內的東亞-北美間斷模式可能是由兩次洲際遷移形成的——一次為晚第三紀從東亞到北美的遷移,一次為更新世時從北美至東亞的回遷。
該研究是比較和研究東亞-北美間斷分布模式在蕨類植物與種子植物之間異同的首次嘗試。研究結果對探索蕨類植物的洲際間斷分布模式及傳播路線具有重要意義。
研究論文以Biogeographic disjunction between eastern Asia and North America in the Adiantum pedatum complex (Pteridaceae)為題,發表于國際著名雜志《美國植物學報》(American Journal of Botany)上。
該項目得到了973項目(2007CB411601)、國家自然科學基金項目(31070199)、中國科學院知識創新工程(2010KIBA02)和中國科學院大科學裝置開放研究項目 (2009-LSF-GBOWS-01)的支持。
掌葉鐵線蕨復合群的生物地理學合作研究取得進展