Prezygotic barriers effectively limit hybridization in a rapid evolutionary radiation

IF 8.1 1区生物学 Q1 PLANT SCIENCES New Phytologist Pub Date : 2024-10-14 DOI:10.1111/nph.20187

Kathryn A. Uckele, Oscar M. Vargas, Kathleen M. Kay

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在快速进化辐射中，前卵障碍有效限制了杂交

然而，当大量相关测试结果显著时，这些方法就难以解释了。在本研究中，我们利用基于模型和基于检验的方法来检测中美洲和南美洲螺旋姜（Costus，姜科）辐射（以下简称美洲螺旋姜）的引种情况。螺旋姜是已知植物辐射速度最快的植物之一，最近的估计表明，在过去约 300 万年（Myr）的时间里，已经出现了 78 个物种（Vargas 等人，2020 年；Maas 等人，2023 年）。最近的系统发育分析（Valderrama 等人，2020 年；Vargas 等人，2020 年）为这一支系提供了很好的假说支持，尽管在谱系上存在广泛的不一致。然而，杂交在多大程度上导致了所观察到的基因树冲突水平尚不清楚。在实验杂交中，美洲柯斯特斯物种广泛互交（Kay & Schemske, 2008），并在最深的系统发育节点上保持一致的倍性和高基因组同源性（Harenčár 等人，2023 年）。虽然 Costus 物种经常被发现在广泛的地理上共生（Vargas 等人，2020 年），但杂交区在野外却很罕见（Chen & Schemske, 2015 年），仅偶尔在人为干扰地区形成（Sytsma & Pippen, 1985 年；Surget-Groba & Kay, 2013 年）。在科斯特斯属中，杂交可能主要受到同父异母前生殖隔离障碍的限制，特别是生态地理隔离和花隔离，这在科斯特斯属中已被广泛研究（Kay & Schemske, 2003; Kay, 2006; Chen & Schemske, 2015）。先前的研究表明，同域物种之间的潜在花粉流在授粉方式不同（蜜蜂与蜂鸟）的物种之间会显著减少（Kay & Schemske, 2003），甚至在共享授粉者的形态不同物种之间也会减少（Kay, 2006; Chen, 2013）。最近对传粉综合征的祖先状态重建表明，从蜜蜂传粉到蜂鸟传粉存在多次独立的过渡，其特点是关键花卉性状的进化趋同，这些性状增加了蜂鸟的造访或阻止了蜜蜂的造访（Kay & Grossenbacher, 2022）。我们的分析包括从简单的四分类群测试到参数丰富的基于模型的方法。我们在美洲柯斯特斯类群中发现了一定数量的引种事件，其中一个事件与辐射中最早的分化之一相吻合。除一次外，所有这些事件都发生在具有相同授粉综合征的类群或品系之间（如都由蜜蜂授粉或都由蜂鸟授粉），这表明授粉者的专业化在维持物种边界方面发挥了重要作用。

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New Phytologist 生物-植物科学

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期刊介绍： New Phytologist is an international electronic journal published 24 times a year. It is owned by the New Phytologist Foundation, a non-profit-making charitable organization dedicated to promoting plant science. The journal publishes excellent, novel, rigorous, and timely research and scholarship in plant science and its applications. The articles cover topics in five sections: Physiology & Development, Environment, Interaction, Evolution, and Transformative Plant Biotechnology. These sections encompass intracellular processes, global environmental change, and encourage cross-disciplinary approaches. The journal recognizes the use of techniques from molecular and cell biology, functional genomics, modeling, and system-based approaches in plant science. Abstracting and Indexing Information for New Phytologist includes Academic Search, AgBiotech News & Information, Agroforestry Abstracts, Biochemistry & Biophysics Citation Index, Botanical Pesticides, CAB Abstracts®, Environment Index, Global Health, and Plant Breeding Abstracts, and others.