中国木本植物物种多样性格局的宏观进化机制

The mechanism of large-scale species diversity patterns is one of the central but controversial issues of ecology, and is also fundamental to effective conservation of global biodiversity. Challenges in current studies include how macroevolutionary processes influence species diversity patterns and how to improve the selection of conservation priorities by involving macroevolution of species. Recently accumulated DNA sequences and molecular phylogenies provide a powerful tool for quantifying the macroevolutionary mechanisms underlying species diversity patterns. This project will first compile a database of all available sequence data of Chinese woody plants, and construct genus-level and species-level molecular phylogenies. By integrating the phylogenies and species distribution maps of all woody plants, this project will 1) evaluate the phylogenetic conservatism of the climatic niches of woody plants; 2) demonstrate the geographical patterns in four major macroevolutionary processes (i.e. species age, diversification rate, phylogenetic diversity and phylogenetic relatedness of species within communities) and test the applicability of current macroevolutionary hypotheses to the species diversity pattern of Chinese woody plants; 3) compare the relative contribution of macroevolutionary processes and contemporary environment in shaping species diversity patterns; 4) identify the hotspots of macroevolution based on phylogenetic diversity of Chinese woody plants and evaluate the effectiveness of the current network of nature reserves on the conservation of macroevolution. This project will employ a multi-disciplinary approach across ecology, biogeography and bioinformatics. The results of this project will reveal the macroevolutionary mechanism of the species diversity patterns of Chinese woody plants and improve the conservation scheme of woody plants under global changes.

物种多样性大尺度格局的形成机制是生态学最核心、但争议广泛的问题之一，也是有效保护生物多样性的基础。阐明宏观进化过程对物种多样性格局的影响，建立基于进化史地理差异的生物多样性保护理论框架，已成为当前研究的挑战。近年来，分子系统树研究的发展使定量研究物种多样性格局的宏观进化机制成为可能。本项目将建立中国木本植物属和种水平系统进化树，并结合物种分布数据，1) 分析木本植物气候生态位的保守性；2) 阐明进化年龄、分化速率、谱系多样性和种间进化关系等宏观进化特征的地理格局，检验现有宏观进化假说的适用性；3) 比较宏观进化与现代环境对物种多样性格局的相对影响；4)确定谱系多样性热点地区并评估现有保护区网络对木本植物进化史的保护效果。本项目是生态学、生物地理学与生物信息学的交叉，将阐明中国木本植物多样性格局的宏观进化机制，并为全球变化下的物种多样性保护规划提供理论支持。

物种多样性大尺度格局的形成机制是生态学最核心、但争议广泛的问题之一，也是有效保护生物多样性的基础。阐明宏观进化过程对物种多样性格局的影响，建立基于进化史地理差异的生物多样性保护理论框架，已成为当前研究的挑战。近年来，分子系统树研究的发展使定量研究物种多样性格局的宏观进化机制成为可能。本项目更新了中国木本植物分布数据库，并将其拓展至欧亚大陆中东部，从而建立了“欧亚大陆东部木本植物分布数据库”。为了分析物种多样性的进化成因，本项目开发了挖掘基因大数据的新工具NCBIminer，利用这一工具建立了中国种子植物的DNA超矩阵，并构建了中国种子植物属水平系统进化树。结合物种分布数据和系统进化树，我们阐明了中国木本植物进化年龄、分化速率、谱系多样性和种间进化关系等宏观进化特征的地理格局，较为系统的研究了现代环境、宏观进化过程和第四纪气候变化对木本植物及关键类群物种多样性格局的相对影响。在此基础上，确定了谱系多样性热点地区并评估了现有保护区网络对木本植物进化史的保护效果。在项目实施过程中，课题组共发表论文14篇，其中SCI论文11篇，中文核心期刊论文3篇。项目执行期间，项目负责人获得基金委“优青”资助；培养研究生8名，博士后1名。