如何通過基因學破解Rubus的多樣性謎團?它們如何穿越大陸?

Rubus是一個多樣化且龐大的開花植物屬,屬於薔薇科(Rosaceae),通常被稱為荊棘。這些植物的果實包括樹莓(raspberries)、黑莓(blackberries)、露莓(dewberries)和刷毛莓(bristleberries),各類型的Rubus物種的數量估計從250到1000種以上,分佈於除南極洲以外的所有大陸。這樣的多樣性使得Rubus成為生物學家們爭相研究的對象,尤其是在基因學發展迅猛的當下,了解這些植物是如何在不同環境中穿越大陸並演化成各種物種,成為了當前科學界的一大挑戰。

Rubus屬的果實是由許多小顆粒(drupelets)組成的聚合果,這一特徵使之在多樣性及其基因變化方面顯得尤為特殊。

這些荊棘一般是灌木,雖然少數是草本植物,通常它們的莖幹上覆蓋著尖刺,生長出的長而彎曲的枝條在接觸土壤時會迅速生根,並形成從根莖增長出來的新枝。Rubus的葉子有常綠型或落葉型,形狀多樣,包括單葉、全裂葉或復葉。值得注意的是,這些植物的開花和結果通常發生在第二年的生長中,即它們是雙年生的,而根莖則是多年生的。

大約60-70%的Rubus物種是多倍體,這一特徵在物種分類上造成了複雜的地面。

Rubus的分類相當複雜,特別是在黑莓和露莓的亞屬中,物種間的雜交及多倍體現象頻發,使得Rubus的系統分類成為植物學的重大挑戰之一。德國植物學家Wilhelm Olbers Focke在1910至1914年間,曾試圖將Rubus屬按12個亞屬進行分類,但現代遺傳學研究發現,這一分類並不完全符合同源性。不少研究對Rubus下的數十個物種進行了探討,但由於這些物種的變異性強,不同學者對其分類見解分歧。

Rubus的國際分佈顯示出其在不同大陸的演化歷程。根據化石記錄,Rubus可能起源於北美洲,其化石在科羅拉多州Eocene年代的Florissant形成層中被發現,距今約有3400萬年歷史。這一屬在中新世時期擴展到歐亞大陸、南美洲及大洋洲。來自捷克的早中新世Rubus的化石種子,證明了這一屬在這些地區的繁盛。

Rubus的源流及演化過程中,分子數據與地理和染色體數量的分類密切相關,卻在植物形態方面的分類上顯示出一定的矛盾性。

在Rubus屬中,有些較為知名的物種包括樹莓和黑莓等,這些植物的繁殖特徵使其在美國和英國發展出了許多雜交品種,例如洛根莓(loganberry)、博伊森莓(boysenberry)、瑪莉安莓(marionberry)等。這些雜交果實大體上來自於黑莓(R. ursinus, R. fruticosus)和樹莓(R. idaeus)的混合,這些混合使得Rubus不僅富有生物學價值,也因其多樣的形態和口味而受到廣泛青睞。

有趣的是,「Rubus」這個屬名是來源於拉丁文的「rubus」,意指黑莓,反映了這類植物的特點。科學對這些荊棘類植物的研究被稱為「batology」。在當今的植物研究中,Rubus的多樣性不僅是植物學家們探索的重點,還牽涉到如何保護和篩選高產且好口感的新品種。

Rubus的多樣性與它們獨特的演化歷程是現今生物學家研究的重要課題,隨著基因組學的發展,未來有望揭示更多有關Rubus的奧秘。改變這些植物所面臨的環境挑戰和人類對其需求,將如何影響Rubus的未來發展呢?

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