如何通过基因学破解Rubus的多样性谜团?它们如何穿越大陆?

Rubus是一个多样化且庞大的开花植物属,属于蔷薇科(Rosaceae),通常被称为荆棘。这些植物的果实包括树莓(raspberries)、黑莓(blackberries)、露莓(dewberries)和刷毛莓(bristleberries),各类型的Rubus物种的数量估计从250到1000种以上,分布于除南极洲以外的所有大陆。这样的多样性使得Rubus成为生物学家们争相研究的对象,尤其是在基因学发展迅猛的当下,了解这些植物是如何在不同环境中穿越大陆并演化成各种物种,成为了当前科学界的一大挑战。

Rubus属的果实是由许多小颗粒(drupelets)组成的聚合果,这一特征使之在多样性及其基因变化方面显得尤为特殊。

这些荆棘一般是灌木,虽然少数是草本植物,通常它们的茎干上覆盖着尖刺,生长出的长而弯曲的枝条在接触土壤时会迅速生根,并形成从根茎增长出来的新枝。 Rubus的叶子有常绿型或落叶型,形状多样,包括单叶、全裂叶或复叶。值得注意的是,这些植物的开花和结果通常发生在第二年的生长中,即它们是双年生的,而根茎则是多年生的。

大约60-70%的Rubus物种是多倍体,这一特征在物种分类上造成了复杂的地面。

Rubus的分类相当复杂,特别是在黑莓和露莓的亚属中,物种间的杂交及多倍体现象频发,使得Rubus的系统分类成为植物学的重大挑战之一。德国植物学家Wilhelm Olbers Focke在1910至1914年间,曾试图将Rubus属按12个亚属进行分类,但现代遗传学研究发现,这一分类并不完全符合同源性。不少研究对Rubus下的数十个物种进行了探讨,但由于这些物种的变异性强,不同学者对其分类见解分歧。

Rubus的国际分布显示出其在不同大陆的演化历程。根据化石记录,Rubus可能起源于北美洲,其化石在科罗拉多州Eocene年代的Florissant形成层中被发现,距今约有3400万年历史。这一属在中新世时期扩展到欧亚大陆、南美洲及大洋洲。来自捷克的早中新世Rubus的化石种子,证明了这一属在这些地区的繁盛。

Rubus的源流及演化过程中,分子数据与地理和染色体数量的分类密切相关,却在植物形态方面的分类上显示出一定的矛盾性。

在Rubus属中,有些较为知名的物种包括树莓和黑莓等,这些植物的繁殖特征使其在美国和英国发展出了许多杂交品种,例如洛根莓(loganberry)、博伊森莓(boysenberry)、玛莉安莓(marionberry)等。这些杂交果实大体上来自于黑莓(R. ursinus, R. fruticosus)和树莓(R. idaeus)的混合,这些混合使得Rubus不仅富有生物学价值,也因其多样的形态和口味而受到广泛青睐。

有趣的是,「Rubus」这个属名是来源于拉丁文的「rubus」,意指黑莓,反映了这类植物的特点。科学对这些荆棘类植物的研究被称为「batology」。在当今的植物研究中,Rubus的多样性不仅是植物学家们探索的重点,还牵涉到如何保护和筛选高产且好口感的新品种。

总之,Rubus的多样性与它们独特的演化历程是现今生物学家研究的重要课题,随着基因组学的发展,未来有望揭示更多有关Rubus的奥秘。改变这些植物所面临的环境挑战和人类对其需求,将如何影响Rubus的未来发展呢?

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