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Projected impacts of climate change on the habitat of Xerophyta species in Africa

Plant Diversity 2024年第1期46卷 91-100页

作者： Vincent Okelo Wanga Boniface KNgarega millicent akinyi oulo Elijah Mbandi Mkala Veronicah Mutele Ngumbau Guy Eric Onjalalaina Wyclif Ochieng Odago Consolata Nanjala Clintone Onyango Ochieng Moses Kirega Gichua Robert Wahiti Gituru Guang-Wan Hu CAS Key Laboratory of Plant Germplasm Enhancement and Specialty Agriculture Wuhan Botanical GardenChinese Academy of SciencesWuhan 430074China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Sino-Africa Joint Research Center Chinese Academy of SciencesWuhan 430074China Centre for Integrative Conservation Xishuangbanna Tropical Botanical GardenChinese Academy of SciencesMenglun 666303China Botany Department Jomo Kenyatta University of Agriculture and TechnologyNairobiKenya East African Herbarium National Museums of KenyaP.O.Box 451660-0100NairobiKenya

Climate change poses a serious long-term threat to *** effectively reduce biodiversity loss,conservationists need to have a thorough understanding of the preferred habitats of species and the variables that affect their ***,predicting the impact of climate change on speciesappropriate habitats may help mitigate the potential threats to biodiversity ***,a monocotyledonous genus of the family Velloziaceae is native to mainland Africa,Madagascar,and the Arabian *** key drivers of Xerophyta habitat distribution and preference are *** 308 species occurrence data and eight environmental variables,the MaxEnt model was used to determine the potential distribution of six Xerophyta species in Africa under past,current and future climate change *** results showed that the models had a good predictive ability(Area Under the Curve and True Skill Statistics values for all SDMs were more than 0.902),indicating high accuracy in forecasting the potential geographic distribution of Xerophyta *** main bioclimatic variables that impacted potential distributions of most Xerophyta species were mean temperature of the driest quarter(Bio9)and precipitation of the warmest quarter(Bio18).According to our models,tropical Africa has zones of moderate and high suitability for Xerophyta taxa,which is consistent with the majority of documented species *** habitat suitability of the existing range of the Xerophyta species varied based on the climate scenario,with most species experiencing a range loss greater than the range gain regardless of the climate *** projected spatiotemporal patterns of Xerophyta species help guide recommendations for conservation efforts.

关键词： Africa Climate change MaxEnt model Potential suitable distribution Velloziaceae Xerophyta

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丝苇（Rhipsalis baccifera)叶绿体全基因组解析及系统发育研究

丝苇（Rhipsalis baccifera)叶绿体全基因组解析及系统发育研究

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作者： millicent akinyi oulo 中国科学院大学(中国科学院武汉植物园)

学位级别：硕士

仙人掌科(Cactaceae)植物是新大陆植物区系的一个重要组成部分,也是一个很受欢迎的园艺大科。几乎所有的仙人掌科植物都仅原产美洲地区,只有丝苇(Rhipsalis baccifera)例外。丝苇,又称槲寄生仙人掌,是唯一一种既分布于新大陆又分布于旧... 详细信息

仙人掌科(Cactaceae)植物是新大陆植物区系的一个重要组成部分,也是一个很受欢迎的园艺大科。几乎所有的仙人掌科植物都仅原产美洲地区,只有丝苇(Rhipsalis baccifera)例外。丝苇,又称槲寄生仙人掌,是唯一一种既分布于新大陆又分布于旧日大陆的仙人掌科植物。该种是仙人掌科中分布最广的植物,其成功广泛分布的原因仍然是一个谜。虽然仙人掌科已在此前的研究中证明是单系,得到了分子数据和形态近裔共性的支持,但科内的系统发育关系仍然没有得到充分的解决。此外,仙人掌科与马齿苋科的回欢草族(Anacampseroteae)、马齿苋属(Portulaca L.)和土人生属(Taiinum Adans.)共同组成了马齿苋亚目的ACPT分支,但它们之间的关系也不清楚。陆地植物叶绿体基因组在核苷酸序列、基因含量和序列上高度保守;其相对缓慢的进化速度有利于系统发育和进化的研究。然而,仙人掌科与石竹亚目已测的叶绿体基因组还很少,其在系统发育的解析能力在这些类群中也尚不清楚。本研究首次对丝苇的叶绿体基因组进行测序与解析。其叶绿体基因组总长为122333 bp,具典型的四分体结构,其LSC区域的长度为81459 bp,从SSC区域的23531 bp中分离出来,两个反向重复(IR)区域的长度均为8530 bp。在基因组结构上,基因的含量和顺序发生了重排、基因丢失、基因内含子丢失、部分基因的反向重复(IR)区收缩、倒转和易位等结构变化。特别在LSC区域发现有较大的重排,涉及19个基因:ndhJ-trnF-trnL-trnT-rps4-trnS-ycf3-psaA-psaB-rps14-trnfM-trnG-psbZ-trnS-psbC-psbD-trnT-trnE-trnY,这一现象在石竹目中为首次发现。本研究还揭示了仙人柱亚科物种的SSC区域的反转。rbcL与trnM两基因间6kb倒位可能是仙人掌科成员叶绿体基因组的另一个共同特征。此外,一些基因丢失了内含子,例如clpP基因。rps12基因也失去了一个内含子,但不像在其他被子植物基因组一个内含子在LSC区域,另外两个内含子在IR区域复制。丝苇的rps12基因中,一个内含子在LSC区域,而另一个内含子在SSC 区域。与马齿苋亚目其他物种叶绿体基因组比较,丝苇叶绿体基因组内的重排可能是最多的,并且包含大于100bp的大量重排。利用全叶绿体基因组序列进行系统发育分析,结果再次确认了仙人掌科、土人生属和马齿苋属之间的关系。有意思的是,丝苇在仙人掌科内位于最基部位置,在系统树上,丝苇的枝长也是最长的,这表明了该物种分化时间较早。本研究支持此前研究提出的一个假说:该物种的广泛分布可能是由于进化历史更长的缘故。综上所述,与仙人掌科其它类群植物相比,丝苇具有更长时间的进化历史,这可能是该物种在地球上扩张范围较大的一个重要原因。本研究有助于将来对仙人掌科的系统发育与进化进行进一步研究,也有助于解释丝苇为何成为仙人掌科中唯一走出美洲地区的物种。建议对该种开展更深入的谱系地理学研究,取样覆盖新、旧世界,并综合叶绿体基因组和核基因组的数据,来揭示这一传奇物种的扩张历史。

关键词：丝苇仙人掌科 ACPT进化枝叶绿体基因组重排系统发育

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