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研究人員探索種子休眠的生態(tài)和進(jìn)化意義

發(fā)布日期： 2022-03-31 16:13:32 來源：中國科學(xué)報

種子休眠是植物生活史的重要階段，對于提高種子植物生存和適應(yīng)能力有重要作用，研究人員對于種子休眠的生態(tài)和進(jìn)化意義進(jìn)行了長期的探索。然而，目前關(guān)于種子休眠的全球生物地理格局、古環(huán)境的影響、休眠轉(zhuǎn)變的進(jìn)化作用以及不同生活型適應(yīng)策略差異等方面的研究還不充分。

中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園森林生態(tài)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)與動態(tài)研究組經(jīng)過長期的數(shù)據(jù)積累，匯總了全球12743種種子植物的分布記錄、休眠數(shù)據(jù)，并構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹。相關(guān)研究成果最新發(fā)表于國際植物學(xué)期刊《新植物學(xué)家》。

該研究結(jié)果顯示，所有物種和木本植物中，低休眠比例主要集中在赤道附近的熱帶雨林地區(qū)，包括馬來群島、亞馬遜盆地和剛果盆地，以及部分北極地區(qū)，包括俄遠(yuǎn)東地區(qū)和加拿大北部;而高休眠比例則廣泛存在于熱帶的季風(fēng)森林、沙漠、山地、稀樹草原等地區(qū)，亞熱帶的沙漠、草原、山地、干燥或潮濕森林地區(qū)，以及橫跨北非、東亞、北美、非洲南部、南美和澳大利亞的溫帶沙漠、草原、山地、大陸或海洋森林地區(qū)。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，草本植物在全球大部分地區(qū)表現(xiàn)出更高比例的休眠，但是北極地區(qū)休眠比例較低。季節(jié)性和不可預(yù)測環(huán)境對于休眠格局有著重要作用，這種影響在木本和草本植物中是一致的，但是降水和溫度分別是木本植物和草本植物的重要驅(qū)動力。

此外，第四紀(jì)冰期對于種子休眠格局影響很小。研究人員表示，這個結(jié)果跟以往的關(guān)于冰期極大塑造生物多樣性格局的結(jié)論不同，推測在長期進(jìn)化適應(yīng)過程中，種子植物已經(jīng)具備抵御波動環(huán)境的能力。

而根據(jù)新生代以來的種子休眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，結(jié)果表明休眠種是種子植物進(jìn)化過程中的主導(dǎo)狀態(tài)。但是，非休眠種的比例從新生代至今正在逐漸增加，表明非休眠并不是進(jìn)化的終點(diǎn)。

這項(xiàng)研究還證實(shí)了，在進(jìn)化歷史上，古氣候波動導(dǎo)致的休眠和非休眠的交替轉(zhuǎn)換是種子植物繁盛的關(guān)鍵，有利于其拓展新環(huán)境并壯大種群?？傮w而言，木本植物和草本植物的休眠策略在生態(tài)適應(yīng)和進(jìn)化規(guī)律上有著顯著的差異。(作者：胡珉琦)