白菜官网张鹏团队在横断山脉田鼠的进化历史及其物种多样性形成机制研究中取得新进展

中国西南地区的横断山脉是世界上温带动植物最丰富的生物多样性热点地区之一，阐明横断山脉中生物多样性形成的进化机制一直是进化生物学者们关注的热点问题。然而，目前对于横断山脉生物多样性的起源和进化的研究仍然不十分充分，尤其是对该区域哺乳动物物种多样性如何形成的研究更是鲜有报导。

䶄亚科（啮齿目：仓鼠科）是一类高度多样化、进化快速的小型哺乳动物，主要包括田鼠、林鼠和麝鼠，广泛分布于北半球。值得一提的是，横断山区拥有世界上最丰富的䶄亚科田鼠物种多样性，是田鼠物种多样性的一个“热点区域”。 与中亚山区和北落基山脉田鼠物种的连续分布模式不同，横断山区域的田鼠物种多样性呈现出明显的孤岛模式，横断山脉的邻近区域，如青藏高原、喜马拉雅山脉和横断山脉的东部区域，均呈现出极低的田鼠物种多样性（图1）。

图1 (A) 横断山脉的地理位置 (B) 䶄亚科全球物种的物种丰富度地图。

为了研究横断山脉田鼠的进化历史及其物种多样性形成机制，白菜官网张鹏教授与四川省林业科学院刘少英研究员团队合作，采集了四川西部、横断山脉和青藏高原的115个田鼠样本并进行了全外显子杂交捕获测序。研究通过对6517个蛋白编码基因的分析后发现，所有分布于横断山系的田鼠物物种可以分为西方谱系 (包括Volemys, Proedromys和Neodon属) 和东方谱系 (包括Caryomys和Eothenomys属)，这两个谱系均起源于约900万年前，从北欧亚大陆通过两次独立的迁移事件进入到横断山脉（图2）；田鼠进入横断山脉后逐渐由低海拔向高海拔环境迁移适应，就地成种速率是迁移成种速率的2-3倍。在中新世800-250万年期间，两个田鼠谱系都经历了显著的物种多样性加速，通过就地成种模式进行快速的物种分化，该时间段与横断山脉的造山运动、季风形成促进的食物增加的时间一致（图3），表明气候与地质等环境因素在推动田鼠物种的形成中发挥了重要作用。此外，通过基因流分析研究还发现，横断山脉田鼠之间存在强烈的族间基因流动，族间基因流动产生的古代遗传变异的混合比一般情况下产生的遗传变异多样性要高的多，频繁的基因流动可能促进了横断山脉田鼠对高海拔环境的适应与物种形成（图4）。这些结果遗传混合等生物因素对横断山田鼠物种的快速形成也有较大的贡献。

图2 横断山田鼠主要由900万年前来自北欧亚大陆的两次迁移事件产生

图3 横断山区田鼠在进化过程中不断向高海拔区域适应，其物种快速产生的时间段与横断山造山运动与季风活动的活跃期一致

图4  横断山区田鼠物种数量最高的松田鼠属（Neodon）与绒鼠属（Eothenomys）间的基因交流频率远高于横断山区内其他田鼠谱系间的基因交流频率，说明基因交流在促进这两个属的物种形成中发挥了关键的作用

研究从不同角度揭示了横断山脉田鼠物种多样性的形成历史和多样性形成机制，强调了在山区生态系统中，环境和生物因素对哺乳动物生物多样性的形成均扮演着至关重要的角色。近日，该成果以“Phylogenomics reveals the evolution, biogeography, and diversification history of voles in the Hengduan Mountains”为题发表于学术期刊Communications Biology上。四川省林业科学院刘少英研究员与白菜官网张鹏教授为本文的共同通讯作者，白菜官网原博士后王晓云（现于广州大学600全讯白菜官方网站工作）为该文第一作者。该研究得到国家自然科学基金、中组部“青年拔尖人才计划”、中国博士后科学基金等项目资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1038/s42003-022-04108-y

PDF：

https://www.nature.com/articles/s42003-022-04108-y.pdf

参考文献

1、XiaoYun Wang, Dan Liang, Wei Jin, MingKun Tang, ShaoYing Liu, and Peng Zhang. Phylogenomics reveals the evolution, biogeography, and diversification of voles in the Hengduan Mountains. Communications Biology. 2022.

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本院

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