被子植物和傳粉昆蟲的相互關(guān)系和協(xié)同進(jìn)化長期被認(rèn)為是形成兩類生物極高物種多樣化的重要驅(qū)動(dòng)力。然而，遵循嚴(yán)格協(xié)同進(jìn)化導(dǎo)致協(xié)同成種的傳統(tǒng)認(rèn)知，一直無法解釋雙方物種多樣化的完整過程。中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱“版納植物園”)研究人員前期揭示了兼容傳粉者宿主轉(zhuǎn)移和植物雜交漸滲的發(fā)散式協(xié)同進(jìn)化是榕樹-榕小蜂專性傳粉體系物種多樣化的主導(dǎo)模式。該模式是否同樣適用于其它專性傳粉關(guān)系體系的問題值得在更多類群中加以檢驗(yàn)。

為此，在被子植物主要代表類群(單子葉植物、雙子葉植物、基部分支植物)內(nèi)選擇了6類經(jīng)典的專性傳粉系統(tǒng)，包括4類專性傳粉程度最高的傳粉-育幼關(guān)系體系和2類傳粉者自由生活的專性關(guān)系系統(tǒng)。在全球范圍內(nèi)，收集6類專性傳粉系統(tǒng)的11組動(dòng)植物傳粉關(guān)系組合及相關(guān)動(dòng)植物的系統(tǒng)發(fā)育樹數(shù)據(jù)集，進(jìn)行了基于進(jìn)化事件的協(xié)同系統(tǒng)發(fā)育分析(Event-based cophylogenetic analysis)，以推測不同進(jìn)化事件，如協(xié)同成種(cospeciation)、宿主轉(zhuǎn)移(host switch)、獨(dú)立成種(duplication)、關(guān)系破裂(association loss)等事件和過程，對(duì)植物-傳粉者當(dāng)前物種多樣性和專性關(guān)系格局形成的相對(duì)貢獻(xiàn)。

研究結(jié)果表明：在所有傳粉系統(tǒng)中，協(xié)同成種事件的發(fā)生頻率總是低于非協(xié)同成種事件。植物-傳粉者的協(xié)同物種形成事件僅占3%-44%，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)觀點(diǎn)預(yù)期;而非協(xié)同事件(如傳粉者宿主轉(zhuǎn)移(最高63%)、傳粉關(guān)系丟失(最高51%)、傳粉者獨(dú)立成種(最高47%))均占據(jù)主導(dǎo)地位，總和最高達(dá)97%。不同系統(tǒng)之間比較時(shí)，協(xié)同成種事件在傳粉-育幼關(guān)系系統(tǒng)中的發(fā)生頻次要高于傳粉者營自由生活的系統(tǒng)。該研究首次系統(tǒng)性地否定了植物-傳粉者的協(xié)同成種事件主導(dǎo)雙方類群協(xié)同物種同多樣化的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，支持了更加動(dòng)態(tài)和發(fā)散式的植物-傳粉者多樣化模式。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)該格局同樣存在于部分植物-造癭者的對(duì)抗關(guān)系體系中，進(jìn)一步支持了發(fā)散式協(xié)同物種多樣化模式的普遍性。

該研究也為當(dāng)前快速變化環(huán)境下的生物多樣性整體保護(hù)對(duì)策提供了新視角。即使在最為專性的動(dòng)植物系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)的物種間關(guān)系本就是進(jìn)化常態(tài)，生物多樣性保護(hù)實(shí)踐中要重視生態(tài)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)性。在環(huán)境快速變化的大背景下，優(yōu)化調(diào)整生態(tài)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，可能為群落層面上整體物種的快速適應(yīng)提供新的機(jī)會(huì)。

該研究以Cospeciation is not the dominant driver of plant–pollinator codiversification in specialized pollination systems為題于2024年8月在線發(fā)表于國際動(dòng)物學(xué)會(huì)官方期刊Integrative Zoology上(動(dòng)物學(xué)Top 5%)，并在該期刊中國作者2024年第三季度發(fā)表文章三月內(nèi)下載量中位列前茅，榮獲“Wiley威立中國高貢獻(xiàn)作者”論文。

版納植物園動(dòng)植物關(guān)系組已畢業(yè)碩士生Channongxouang TAENGON(老撾籍)和快速進(jìn)化與保護(hù)組在讀碩士生馮瑩為共同第一作者，王剛研究員為通訊作者，陳進(jìn)研究員、博士后Sasith Tharanga ALUTHWATTHA 和 廈門大學(xué)張?jiān)敖淌谧鳛楣餐髡?，共同完成了該研究。該研究得到云南省自然科學(xué)基金“杰青”項(xiàng)目、興滇英才、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)及版納植物園自主部署項(xiàng)目的支持，在此一并特別感謝。

圖1. 植物-昆蟲協(xié)同系統(tǒng)發(fā)育分析方法示意(a)、六個(gè)專性動(dòng)植物傳粉系統(tǒng)選擇(b)及動(dòng)植物協(xié)同物種多樣化的主要進(jìn)化事件的相對(duì)頻率(c-d)的推測結(jié)果。

本文作者：王剛

責(zé)任編輯：張維靜