“大别山区生物多样性综合科学考察”是国家科技部批准的科技基础资源调查专项项目,自2020年执行以来,各课题组克服疫情带来的不利影响,顺利推进各项研究工作。在本项目的支持下,2021年度各研究团队共计编研出版1部专著、发表14篇研究论文,在生物资源调查、生物多样性分布、生物系统学、分子生物学、生物资源应用等多个研究方向取得重要进展。除上半年各项进展外(见8月3日文章),将近期主要研究成果总结如下:
1 出版专著
黄冈师范学院承担本项目中的“西片区高等植物多样性科学考察”课题,对大别山区湖北省境内区域进行了详细的调查,采集大量植物标本,并拍摄了大量的植物照片。在整理历年调查资料和拍摄照片的基础上,课题组选取区域内常见植物450种,编写出版了《湖北大别山植物图鉴(第I卷)》。该书一方面可作为大学生实习指导用书,另一方面也为掌握大别山区湖北省境内区域的植物资源提供了详实的本底资料。在此基础上,课题组湖北大别山珍稀保护植物和孢子植物开展调查,对获得的资料进行整理,计划后续出版相应卷册。
图1 《湖北大别山植物图鉴(第I卷)》封面及信息页
2 生物多样性分析本项目相关课题研究分析了大别山区天堂寨的黏菌类的多样性及分布特点,结果表明不同采集月份对该区域黏菌类的收集具有显著影响,揭示了温度和森林类型分别是影响地表栖生黏菌类和树皮栖生黏菌类分布的主要影响因素(论文链接:https://peerj.com/articles/12059/0)。
图2 大别山区天堂寨黏菌的时空分布分析
有关大别山区蜘蛛类肠道微生物的研究,以广布种钟巢坎帕尼亚蛛(Campanicola campanulata)为研究对象,通过分别喂食两种不同的捕食性蚂蚁,揭示了不同食物来源营养及其相关菌群对蜘蛛肠道微生物群落组成的影响非常有限,这说明蜘蛛本身具有相对稳定的肠道微环境,这为后续肠道微生物的研究奠定了基础(论文链接:https://www.mdpi.com/2076-2607/9/11/2358)。
图3 蚂蚁和蜘蛛在属水平上的肠道微生物物种数量对比
在分子生物学方面,首次对鞘翅目长扁甲科斑翅长扁甲(Tenomerga trabecula)的线粒体基因组进行了测序,并基于线粒体基因组的系统发育分析显示鞘翅目中的原鞘亚目为单系;完成了我国3个特有的国家级保护植物,掌叶木Handeliodendron bodinieri和伞花木Eurycorymbus cavaleriei(论文链接:https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-021-08259-w)、金豆Fortunella venosa(论文链接:https://www.mdpi.com/1999-4907/12/8/996)叶绿体基因组的解析,为后续开展种群遗传学研究和保护工作等提供了重要的理论数据。
图4 基于13个蛋白质编码基因组合数据集的IQ树,红色分支为斑翅长扁甲
图5 掌叶木和伞花木叶绿体基因组的环状基因图谱
在植物资源应用研究方面,两篇文章分别对天门冬目兰科虾脊兰属(Calanthe R. Br.)(论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378874121010527)和无患子目芸香科类崖椒属(Fagaropsis Mildbr. ex Siebenl.)(论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378874121010114)两属的植物学传统用途、植物化学和药理学等进行了全面综述,为植物资源的进一步开发和利用奠定了基础,也对植物资源的可持续利用、挖掘开发相关药物及颁布有效的保护策略具有重要指导意义。
另外,项目组研究人员在开展本项目物种鉴定、遗传信息分析等工作中,通过对比分析,还对国内外其他地区的生物多样性开展了研究,并发表4个螨类新种、1个鱼类新种和2个植物新种,恢复1种鱼类次异名的种级地位。