中国弧隔鼠尾草亚属(唇形科)的分布格局

弧隔鼠尾草亚属(Subg.Salvia Benth.)是中国原产鼠尾草属最大的属下类群,有44种13变种,大多含有与丹参(S.miltiorrhiza)类似的活性化合物成分和药用功效,是具有较高利用前景的野生药用植物资源。从形态学分析,该亚属具备原始类群的主要特征,物种分化明显,是研究鼠尾草属起源和演化的关键材料;从地理分布格局看,该亚属集中分布于青藏高原以及横断山脉的高海拔地区,较少扩散至低海拔的华中与华东,易受环境和全球气候变化的影响,生境人为干扰强烈,资源保护压力较大。据此,对弧隔鼠尾草亚属物种分布区进行了全面调查,结合标本记录,获得该类群具经纬度的物种分布记录2689条,海拔高度记录1007条,分布点涵盖286个县级地区。进一步对亚属内各组、系的水平与垂直分布格局深入分析。结果表明,亚属以横断山为核心区,主要分布于西藏东南至川西一带,零星扩散迁移至河北北部、湖北东部,其狭域分布的特有种比例非常高,占总物种数的45%。在物种海拔分布格局上,亚属内6个系具有替代分布现象,从高海拔的窄域分布物种逐渐过渡到低海拔的宽域分布物种。基于最大熵模型预测的亚属出现概率与物种实际分布范围基本吻合,从单一环境因子与出现概率的关系看,12月降水量、9月降水量、年温度变化范围、海拔、3月最高气温和温度季节性变化系数是影响物种分布的主导环境因子。鼠尾草雄蕊的分化是物种形成和多样性产生的关键因素,亚属内不同类群的分布格局与雄蕊花丝药隔比例的相关性表明,环境因子和传粉者选择可能共同作用形成现有弧隔鼠尾草亚属的分布格局。

鼠尾草属东亚分支的传粉模式

简述了世界鼠尾草属传粉模式多样性,从宏观层面对东亚鼠尾草属分布中心———中国的鼠尾草属传粉模式进行归纳与总结。研究补充了以往所缺乏的东亚鼠尾草属核心类群的雄蕊结构和传粉模式,并提出雄蕊结构的可能进化方向。根据花器官形态、内部结构、雄蕊特征、花粉接触传粉昆虫的部位,将中国分布的鼠尾草属植物划分为3种模式类型:TypeⅠ,短药隔杠杆传粉模式(short-lever type),主要发生在弧隔鼠尾草亚属(subg.Salvia Benth.),其雄蕊药隔短,属原始结构类型;TypeⅡ,长药隔杠杆传粉模式(long-lever type),主要发生在荔枝草亚属(subg.Sclarea Benth.),雄蕊药隔明显伸长,是典型的背部杠杆传粉结构;TypeⅢ,退化杠杆传粉模式(degraded-lever type),主要发生在鼠尾草亚属(subg.Allagospadonopsis Briq.),花冠筒变短变窄,雄蕊下臂明显退化,传粉者无需进入冠筒即可取食花蜜,花粉触碰昆虫头部,进而杠杆作用弱化。研究表明,鼠尾草属传粉模式的进化趋向于提高传粉者的专一性,同时保证传粉过程的有效性、精确性和忠实性,推测具有退化雄蕊下臂的TypeⅢ模式可能更为进化。比较美洲和地中海2个进化分支的雄蕊结构和进化趋势,东亚多样性中心可能是一个独立的进化分支。毫无疑问,雄蕊结构与花器官和传粉功能高度相关,是适应传粉者的进化表型,它的进化对东亚分支的物种辐射与多样性形成可能具有关键作用。