为何紫珠果实颜色如此多样？——紫珠属果实颜色演化、生物地理学与物种多样性之间的关系研究

来源 | Plant Diversity

在全球生态系统中，果实在参与种子传播、物种形成和生物多样性的进程中扮演着至关重要的角色。特别是果实颜色多样化与物种多样性之间的相关性，是近年来进化生物学领域关注的热点问题。唇形科紫珠属(Callicarpa)是泛热带有花植物的典型代表之一，全球约有140种，分布跨越多个洲（包括亚洲、大洋洲、北美洲和南美洲等），覆盖宽阔的纬度范围（50.3°N-37.5°S）和海拔梯度（0-3500 m）。紫珠之所以昵称为“beautyberry”，是因为该属成熟果实通常呈现出四种色彩绚丽、充满金属质感的颜色：紫色、红色、白色和黑色。此外，该属多数物种具有重要的药用和观赏价值。

图1. 紫珠属（Callicarpa）四种果实颜色

本研究选取了52种紫珠属植物，共计106个样品，在系统学背景下进行紫珠属分化时间评估、祖先果实颜色重建与散布事件分析，并充分利用全球主要标本馆馆藏标本数据结合统计学方法，首次揭示了紫珠属不同果实颜色与大规模扩散事件、地理分布和物种多样性之间的内在关系。

结果表明，紫珠属起源于始新世晚期约35.53百万年前的东亚和东南亚地区，该属植物多样性演化主要集中在中新世持续至更新世，该属的分化速率具有起初爆发式增长，随后稳定下降的特点。研究推测地理隔离和散布事件可能是促成当今紫珠属物种分布格局的关键因素。而该属物种不同果实颜色均参与散布事件，其中紫色果谱系与大规模散布事件（特别是散布距离与散布频率）呈显著相关。另外，不同果实颜色与海拔、纬度呈显著相关性（例如，紫色果与海拔、纬度呈正相关；红色果和黑色果与纬度呈负相关；白色果与海拔呈正相关），越靠近赤道，果实颜色越丰富。此外，紫色果物种分化速率在四种颜色中表现最高，且紫色果与该属物种分化速率呈正相关，有利于促进全球不同区域间紫珠属果实颜色多样化。本研究以典型的泛热带被子植物紫珠属为例试图揭示其物种分化模式与区域间果色多样化成因，为更好地理解全球不同区域间被子植物果实颜色多样化提供新的见解。

图2.紫珠属果实颜色演化、生物地理散布与分化速率分析

上述研究结果以“Why is the beautyberry so colourful? Evolution, biogeography, and diversification of fruit colours in Callicarpa (Lamiaceae)”为题发表在Plant Diversity期刊第45卷第1期6-19页。广西大学硕士研究生刘星为论文第一作者，广西大学马仲辉教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金（31760045, 31970220）和广西自然科学基金（2018GXNSFAA281132）等项目资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.pld.2022.10.002