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辰山植物园联合浙江理工大学等单位在湘东南发现鼠尾草属新成员

 

鼠尾草属(Salvia L.)作为唇形科(Lamiaceae)中最大的属,全世界约有1000种,广布于热带和温带地区,形成中南美洲(约500种)、中亚-地中海地区(约250种)和东亚地区(约100种)3个主要的多样性中心。该属的多个物种(如丹参S. miltiorrhiza、欧鼠尾草S. officinalis、一串红S. splendens、迷迭香S. rosmarinus)在医药、食品、园艺、日化等多个领域被广泛应用,具有十分重要的科研与经济价值。

2022年8月,辰山植物园唇形科植物保育团队赴湖南省桂东县考察鼠尾草属植物资源,在当地自然资源局工作人员协助下,在野外发现一个形态极为特殊的鼠尾草属植物居群,随后连续两年,研究人员在原产地对该居群进行了深入地群体和群落状况调查与试验工作(图1)。研究发现,该种为多年生草本,单叶,形态上属于胶质鼠尾草组(Sect. Glutinaria),与国产的云生丹参S. nubicola、琴柱草S. nipponica和分布在欧洲和中亚的胶质鼠尾草S. glutinosa、朝鲜半岛的鸟岭鼠尾草S. chanryoenica、日本的信浓鼠尾草S. koyamae、秋桐鼠尾草S. glabrescens近缘,但该种在自然居群中呈现淡紫色或淡黄色两种花色,花冠形态较为特殊,叶基心形、叶片显著较大(图2)。

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图1. 辰山植物园和浙江理工大学研究人员在湖南桂东县开展植物野外调查

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图2. 桂东丹参Salvia guidongensis C.Z.Huang, Yan.B. Huang, B.J. Ge, & Z.C. Qi的形态特征

团队成员通过与国内外研究者紧密合作,对这个特殊居群与胶质鼠尾草组的其它6个成员进行了形态数量与质量性状的AMOVA与PCA分析,显示该物种的形态特征能够显著区别于组内其它物种(图3),可能为一个新分类群。在进一步整合了形态学、系统发育、质体基因组学多方面的证据后,确认该特殊居群为鼠尾草属新成员(图4),并以首次发现地地名命名为Salvia guidongensis C.Z.Huang, Yan.B. Huang, B.J. Ge, & Z.C. Qi,中文名拟为桂东丹参,因其与云生丹参(Salvia nubicola Wall. ex Sweet)形态最为接近。本研究成果于2024年3月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为题在国际植物学期刊Frontiers in Plant Science发表。

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图3. 基于数量与质量性状的胶质鼠尾草组形态特征PCA

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图4. 基于质体DNA的东亚鼠尾草属代表物种系统发育与分歧时间

桂东丹参的发表与研究工作不仅丰富了我国鼠尾草属物种多样性,扩充了鼠尾草属的种质资源,而且由于其华中地区分布的特殊性,使得胶质鼠尾草组原本的间断分布模式得以连接,为解析欧洲中亚东亚植物区系间的生物地理演化历史提供了新的视角与证据。此外,研究显示桂东丹参的物种形成时间为中新世晚期(约6.2百万年),其独特的双色花冠、较大的叶片尺寸,以及群落中伴生种的特征组成,是进一步理解植物在应对中新世末期整体暖湿气候逐渐变冷过程中的适应性演化和我国中部孑遗阔叶林植被形成的宝贵研究材料。

这项工作由辰山植物园联合国内外8家单位12位研究人员共同完成。上海辰山植物园黄艳波为第一作者,浙江理工大学祁哲晨、上海辰山植物园葛斌杰、浙江大学李攀、上海植物园魏宇昆为共同通讯作者,湖南郴州桂东县自然资源局黄存忠、东北大学(日本)伊藤卓朗、日本国立自然科学博物馆国府方吾郎等单位的学者与研究生也参与了本项工作。

本研究得到上海市绿化和市容管理局项目、上海市科委科技计划项目、浙江省自然科学基金、上海市唇形科植物国家林木种质资源库的资助。

背景阅读:

我国是东亚鼠尾草多样性最丰富的国家,根据《Flora of China》(中国植物志英文版),国产鼠尾草属共84种,占该地区鼠尾草种类80%以上,呈现横断山区、大别山-桐柏山-伏牛山和川东-湘鄂区域、天目山-黄山-武夷山和南岭多样性高的分布特点。随着近年来对该属研究的不断深入,新的分类学处理陆续发表。自2000年以来,已有30个分类学处理,包括5个模式指定、2个新组合、4个新名称、3个新异名,新类群的发表更是多达12个(数据来源:中国植物名称索引数据库https://cpni.ibiodiversity.net/web/index)。这些持续的分类变动和新物种的发现,凸显了鼠尾草属在系统发育和分类学研究中仍然面临诸多挑战,特别是以往调查薄弱地区、分类地位存疑类群、以及狭域分布物种的生存现状等方面的研究。

辰山植物园经过多年的资源调查与研究,近年来对鼠尾草属进行了多个分类处理,并发表了多个新分类群。目前,上海辰山植物园已收集与保育的鼠尾草属植物150种(品种),其中包括国内75种,自主选育并申报新品种权7个;国外65种,10个品种,共计1752份资源,成为全国乃至东亚地区收集和保育鼠尾草种质最丰富的资源库。这些资源为鼠尾草属植物的多样性保护与繁育、科学研究与资源利用提供了宝贵的材料和数据支持。

附:

论文链接:https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1332443

文/图:黄艳波、葛斌杰、祁哲晨