翡若翠属在气候变冷后分布和多样化速率提升

巴西大西洋森林（BAFI）是生长在巴西东部山顶上的高度多样化的植被类型，具有突出的地方性。翡若翠科植物家族是这些植被的标志性元素，翡若翠属在这两种植被中都非常丰富。在这项研究中，我们使用翡若翠属作为模型来解决三个主要问题： 翡若翠属最近的共同祖先分布在哪里？翡若翠属的范围扩大是否发生在以全球变冷为特征的时期？ 翡若翠属在什么时候殖民了他们现在占据的不同的南美高地？为了解决这些问题，我们利用贝叶斯和最大似然推断分析的四个分子标记序列重建了翡若翠属的系统发育。

我们使用DEC模型重建了翡若翠属的祖先分布。研究结果表明，翡若翠属起源于渐新世并随后多样化，当时该属广泛分布于安第斯山脉、巴西大西洋森林、塞拉多、卡廷加和查帕达迪亚曼蒂纳，这表明塞拉多可能是安第斯山脉和东部山顶植被之间的走廊。

翡若翠属随后在早中新世占领了埃斯皮尼亚苏山脉南部，随后是多样化率的增加和几次范围的扩大，特别是在中中新世气候最佳时期之后，当凉爽和干燥的时期允许开放环境的扩张和森林的退缩，使翡若翠属扩大了它们的分布。这些结果突出了翡若翠属独特的进化史，以及气候变冷对该属扩张的重要性。

关键词：安第斯山脉；大西洋森林；贝叶斯推断；单子叶植物；系统发育；南美洲

图 1. A，翡若翠属（Vellozia）和丝若翠属（Barbaceniopsis）在来自 “自然地球”（naturalearthdata.com）的晕渲地形图上的分布：坐标来源于全球生物多样性信息机构（GBIF，2023 年、2024 年）。B，迪亚曼蒂纳市（Diamantina municipality）岩生草原（Campo Rupestre）的位置，图中展示了开紫色花的翡若翠属植物种类。C，前景中有呈垫状生长的翡若翠属植物的巴西大西洋沿岸森林与卡廷加群落之间的过渡带生态系统（BAFI）。D，具干燥蒴果的具翅翡若翠（Vellozia alata L.B.Sm）。照片 B 和 C 由米里安・安东尼切利（Mirian Antonicelli）拍摄，照片 D 由珍妮弗・洛佩斯（Jenifer Lopes）拍摄。

岩生草原（campos rupestres）承载着巴西 15% 的植物种类，而其覆盖面积却不到该国国土面积的 1%（Silveira等人，2016）。它的物种与面积比率大约比亚马逊雨林低地高出 10 倍（Cardoso等人，2017；Rapini等人，2021）。巴西岩生草原和森林镶嵌体（BAFI）展现出极高的 β 多样性，其特点是在每一处相互隔离的露头区域之间，物种组成存在显著差异（Porembski，2007）。许多植物类群在岩生草原和巴西岩生草原和森林镶嵌体中呈间断分布（Fiaschi and Pirani 2009）。然而，到目前为止，只有少数研究以栖息在这些生物群落中的世系为模型，来探讨这些环境之间的历史关联（例如，Antonelli等人 2010, Cabral等人2021, Bochorny等人 2022）。研究表明，在中新世中期，埃斯皮尼亚苏山脉南部是一个兰花世系向巴西北部和东部山顶进行数次独立范围扩张的源头（Antonelli等人，2010）。据推测，这一时期以来发生的全球变冷相关的古植被动态有关（Antonelli 等人，2010）。此外，全球变冷可能与野牡丹科（Melastomataceae）Cambessedesieae族的两个谱系的分化有关，其中一个谱系是岩生稀树草原特有的，另一个则是巴西大西洋森林（BAFI）特有的（Bochorny 等人，2022）。同样，在冠若翠属（Barbacenia，翡若翠科）的两个主要谱系中，一个谱系有 12 种来自巴西大西洋森林的特有物种，另一个谱系来自岩生稀树草原，它们在该属的历史早期，即中新世中期就已经分化了（Cabral等人，2021）。在这种情况下，气候变冷期间的古植被动态似乎促进了巴西大西洋森林谱系的分布范围扩张（Cabral等人，2021）。这些基于谱系的生物地理学研究凸显了过去约 1500 万年里气候变化在解释这些分支现今分布情况方面所起的作用。一种更广泛的研究方法，即将岩生稀树草原的多个植物分支与其他地区的植物分支进行比较，结果显示岩生稀树草原的若干谱系近期出现了多样化。这些多样化可追溯到上新世 – 更新世，且与全球变冷后接着变暖的连续事件相关，这些事件可能导致了种群的扩张和收缩，最终造成种群隔离（Vasconcelos等人，2020）。这些数据表明，古代气候变化可能在推动岩生稀树草原及其他高地地区（如岛山）的植物谱系的多样化和分布方面发挥了重要作用。

翡若翠科植物主要集中在埃斯皮尼亚苏山脉（Espinhaço Range）的岩生稀树草原（图 1A），并且间断性地分布于岩生稀树草原和巴西大西洋森林（BAFI）（Cabral等人，2021），是该地区生物地理学研究的极佳模式类群。该科是岩生稀树草原最为丰富且极具标志性的植物科之一，也是巴西大西洋森林的重要成员（(Conceição等人 2016, Alcantara等人 2018, Cabral等人2021)）。翡若翠科包含约 265 个物种，其中约 230 种是新热带界特有的（Mello-Silva等人，2011）。新热带界的翡若翠科包含三个属，即冠若翠属（Barbacenia）、丝若翠属（Barbaceniopsis L.B.Sm.）和Vellozia Vand.（Mello-Silva等人，2011 ；《2024 年巴西植物与真菌志中的翡若翠科》）。翡若翠属（图 1D）有 128 个物种，是该科中最大的属。虽然该属主要集中在岩生稀树草原，但在巴西大西洋森林中有 7 个物种（《2024 年巴西植物与真菌志中的翡若翠科》）：其中 2 个物种见于狭义的卡廷加植被（Fernandes等人，2020 ）；4 个物种见于亚马逊高地（Mello-Silva，2008、2018）；还有 1 个物种见于安第斯山脉中部（Ibisch等人，2001）。安第斯山脉中部还生长着冠若翠属的 4 个物种，它是翡若翠属的姊妹属（(Ibisch等人，2001；Mello-Silva等人，2011）。翡若翠科的安第斯山脉物种所生长的栖息地与岩生稀树草原的栖息地相似，都生长在有岩石露头且土壤稀少的山坡上（Ibisch等人，2001）。安第斯山脉和岩生稀树草原之间这种间断分布的模式并不常见（(Giulieti and Piran，1988）。然而，安第斯山脉和巴西大西洋森林之间的间断分布却是常见的（(Saford，2007）。Luebert等人（2020）确定了 10 个植物分支，它们在南安第斯山脉和巴西南部大西洋森林之间呈现间断分布的模式，其起源时间从 2700 万年前到近至 184 万年前不等。这证明了在过去的某个时候，这两个地区之间存在着某种联系，这种联系促进了它们之间物种的交流（Luebert等人，2020）。据推测，安第斯翡若翠科植物所生长的安第斯山脉中部与巴西大西洋森林之间的联系是在中新世中期之后形成的（Moreira-Muñoz等人，2020）。该属在南美洲不同山脉间的间断分布使其成为研究该地区历史生物地理学的一个有价值的模式属。该属可能是最早抵达并在岩生稀树草原生存下来的现存谱系之一（(Vasconcelos等人. 2020, Rapini等人 2021 ）。其起源可追溯到始新世，在渐新世晚期开始出现多样化爆发，一直延续到中新世中期，此后直至现在多样化程度逐渐降低（Alcantara等人，2018 ）。然而，在最多样化且最年轻的分支中发现了更快的多样化和差异化（即表型分化）速率，例如可追溯到中新世中期的分支，它们大多局限于南埃斯皮尼亚苏省（Alcantara等人 2018, Vasconcelos等人 2020, Larocca等人 2022)。渐新世经历了一次较早的突然降温，此次降温始于始新世晚期，随后是相对稳定的温度占主导地位；而中新世中期气候适宜期之后，在上新世 – 更新世的冰川周期中变冷状况加剧并得以确立（Zachos等人，2010 ）。通常，全球气温下降与全球开阔植被栖息地的扩张相关联（(Herbert等.2016, Henrot等 2017, Azevedo等 2020）。翡若翠属中与该属其余物种构成姊妹分支的那一支系所包含的两个物种，主要分布在巴西大西洋森林（如翡若翠属的棕若翠（Vellozia plicata））和安第斯山脉（如安第斯翡若翠 （V. andina））。此外，安第斯山脉的丝若翠属（Barbaceniopsis）与翡若翠属是姊妹关系（Mello-Silva等人 2011, Alcantara等人2018），这表明安第斯山脉可能在翡若翠属的早期历史中就已被占据，尽管这一假说仍有待验证。在本文中，我们旨在解决以下几个问题：（i）翡若翠属的最近共同祖先（MRCA）的分布情况是怎样的？（ii）翡若翠属的分布范围扩张是否发生在全球变冷时期？（iii）翡若翠属是何时在如今所占据的南美洲不同高地进行拓殖的？为了解决这些问题，我们增加了现有翡若翠属系统发育树（Alcantara等人，2018 年）的样本量，估算了分化时间，推断了祖先的分布范围，并确定了多样化速率。由于过去凉爽的气候使得开阔草原得以扩张，我们假设以全球变冷为特征的时期促进了翡若翠属向南美洲不同高地的扩张。我们认为：（i）翡若翠属的最近共同祖先占据了安第斯山脉和巴西大西洋森林；（ii）以全球变冷为特征的时期与翡若翠属向南美洲不同高地的扩张相吻合；（iii）翡若翠属在其历史早期就已在如今所占据的山顶进行了拓殖，并且对其他地区有多次重新拓殖的情况。

分类群抽样

我们的抽样涵盖了 168 个物种，其中包括Alcantara等人（2018）所研究的 150 个翡若翠科物种及其外类群，Cabral等人（2021）所涉及的 11 个丝翡若翠属物种，以及来自塞拉多地区狭叶翡若翠、巴西大西洋森林美丽翡若翠和V. inselbergae Mello-Silva ex Andr.Cabral）和南埃斯皮尼亚苏地区（即V. mellosilvae Andr.再加上三个未描述物种）的 7 个新测序的翡若翠属物种。最终的数据集由以下物种组成：狭叶翡若翠 , 美丽翡若翠。和V. inselbergae Mello-Silva ex Andr. cabral)和espininharado(即V. mellosilvae Andr.Cabral， Magri和J.C.Lopes加上三个未描述的物种)。最终数据集由Acanthochlamys 1种（100%）、丝若翠属 4种（100%）、冠若翠属 53种（52%）、翡若翠属 84种（66%）、黑木炭属 20种（58%）和外群6种组成。外群包括三种露兜树目，即环花草、Toracocarpus bissectus （金雀芥属）Harling(环花草科）和禾叶露兜树（露兜树科），以及三种薯蓣目植物，即北美肺筋草（Aletris farinosa L. ）(沼金花科)， 膜质薯蓣（Dioscorea membranacea Pierre ex Prain & Burkill）和箭根薯（Tacca chantrieri andr）（均为薯蓣科）（sensu Chase等人2016）。所使用的物种及凭证的完整清单可在支持信息表 S1 中找到。

DNA 提取与测序

按照制造商提供的方案，使用 NucleoSpin® 植物 II DNA 试剂盒（德国杜伦的 Macherey-Nagel 公司生产）从硅胶干燥的叶片中提取总基因组 DNA。大约取 60 毫克叶片组织，用研钵和液氮将其研磨成粉末状。本研究采用了其他翡若翠科相关研究（Mello-Silva 等人 2011, Alcantara 等人 2018, Cabral 等人 2021）中所使用的分子标记：叶绿体的 atpB – rbcL（Shaw等人，2005）、trnH – psbA（Chiang等人，1998 年）和 trnL – trnF（Taberle等人，1991），以及核糖体核 DNA ITS（(Sun等人 1994; Kumar and Shukla 2005)）。引物及扩增条件在表 S2 和 S3（支持信息部分）中有描述。测序反应由 Macrogen 公司采用双向桑格测序法完成。利用 Geneious Prime v.2022.0.1 软件（Kearse等人，2012）获得一致序列。将新获得的序列添加到Cabral等人（2021）的矩阵中，并使用 PhyDe v.0.9971 软件进行手动比对。

系统发育重建和分化时间估算

完整的矩阵由atpB-rbcL、trnH-psbA、trnL-trnF和ITS 4个标记序列组成，共185份，代表168个物种。利用最大似然和贝叶斯推理方法在系统发育研究网络基础设施（Cipres Science Gateway）上进行系统发育重建；Miller et al . 2010)。对于机器学习分析，我们使用RAxML v.8.2.12 （Stamatakis 2014）和Not Mandatory GTR+ gamma模型（Abadi 等人 2019），指定基本频率的机器学习估计，搜索得分最高的机器学习树并计算超过1000次迭代的自举。引导值（BS） bbb90被认为是高支持值。我们使用MrBayes v.3.2.7 （Ronquist et al 2012）对每个标记进行划分数据，并使用gamma模型估计位点之间的比率，进行贝叶斯推理。4条同时运行的链从随机树开始，运行3000万代，每7500代采样一次。为了检验收敛性，我们使用分裂频率的平均标准差（< 0.01），潜在尺度缩减因子（= 1.000）和有效样本量（ESS）（> 200），在计算收敛性时丢弃25%的样本作为burn-in。进化枝的后验概率总结为50%多数规则共识树。

我们使用BEAST v.2.6.6 （Bouckaert 等人 2019）进行了系统发育分析并同时估计了分化时间。在分析中使用了两个校准点，与Cabral等人（2021）使用的校准点相同。第一个定标点是化石cycloanthus messelensis S.Y.Sm、 M.E.Collinson和Rudall (环花草科, 露兜树目)，来自德国Messel的中始新世（GeisaItalian） （Smith 等人 2008），提供了环花草科冠结的最小年龄。

因此，我们设置了一个对数正态先验分布，其中位数年龄为48.6 Mya(真实空间平均值为12.18；SD 1.0，偏移量41.2兆a)。作为第二个校准点，我们使用了来自美国新泽西州晚白垩世的Mabelia connatifila Gandolfo,Nixon & Crepet 霉草科(Triuridaceae）化石（Gandolfo 等人 2002）。用Mabelia connatifila确定了露兜树目的最低年龄。我们使用对数正态先验分布，中位年龄为86.3 Mya(真实空间平均值：4.45；标准偏差：1.0，偏移量：83.6兆a)。

发散时间是使用与每个分区不关联的站点和时钟模型来估计的，使用带有估计GTR+Γ站点模型的放松对数正态时钟（Yang 2006, Abadi 等人 . 2019）。将Yule模型定义为先验模型，并分别强制环花草科和露兜树目的单系性（Mennes 等人 2013）以减小树空间。与之前应用birth – death模型估计翡若翠属中分化时间的研究（例如Alcantara等人2018，Cabral等人2021)，由于BirthDeath模型中所有参数的收敛问题，我们选择了Yule模型。然而，树先验的选择通常对发散时间估计的影响最小（Sarver 等人, 2019）。搜索持续了2.4亿代，在一次运行中每4万代采样一次。在Tracer v.1.7.2 （Rambaut 等人 . 2018）中检查收敛性，认为ESS高于200为收敛性。使用TreeAnnotator （Drummond and Rambaut 2007年）获得最大支系可信度树，并使用FigTree v.1.4.4 （Rambaut 2012）进行可视化。后验概率(PP)≥0.95为强支持值。

生物地理分析

采用GBIF数据库获取翡若翠属及其姊妹属丝若翠属（Barbaceniopsis）的物种分布数据物种发生情况（GBIF org 2023,2024）。使用R-package CoordinateCleaner （Zizka 等人 . 2019）清洗坐标。使用QGIS v.3.24 （QGIS Development Team 2009）对每个物种的分布进行可视化。根据collii – silva等人（2019）和Morrone等人（2022）确定了本研究的生物地理区域。根据speciesLink （www.specieslink.net）上的植物标本馆标签或SPF植物标本馆保存的标本（根据Thiers 2024，并不断更新）估计了地理坐标很少或没有地理坐标的稀有物种的分布。在对分布数据进行整理之后，选取了八个区域作为可操作的地理单元：（A）安第斯山脉；（B）巴西大西洋森林；（C）南埃斯皮尼亚苏省；（D）迪亚曼蒂纳高地省；（E）塞拉多地区；（F）卡纳斯塔拉山脉；（G）亚马逊高地；（H）卡廷加地区（图 3）。

我们修剪了用于生物地理分析的校准系统发育树，只保留了翡若翠属及其姊妹群的成员，因为我们的假设集中在翡若翠属上。我们测试了在biogeobars v.1.1.1（可访问http://dx.doi.org/10.5281/ zenodo.）上实现的生物地理模型：DEC (Ree 2005, Ree and Smith 2008), DIVALIKE （Ronquist 1997, Matzke 2013）和BAYAREALIKE （Landis 等人2013, Matzke 2013）。由于指出了J参数跳跃扩散过程的概念和统计问题（Ree和Sanmartín 2018），我们决定不测试模型的J版本。最大范围大小设置为在数据上观察到的最大范围（五个区域）。对于每个模型，我们使用前面描述的设置进行了无约束分析，并使用邻接矩阵（支持信息中的表S4）进行了约束分析，其中两个区域只有在彼此相邻的情况下才能恢复为祖先区域。这对于避免由于当前工作的广泛规模而造成的范围脱节是很重要的。

多样化分析

通过BAMM v.2.5.0 （Rabosky 2014）进行分析，使用BEAST分析中的MCC树作为输入，剔除翡若翠属及其姊妹属丝若翠属。我们纳入了66%的采样分数，对应于该谱系的采样物种数量。我们对500万代进行了分析，每隔5000代采样一次。我们使用BAMMTools v.2.1.10 （Rabosky 等人 . 2014）分析了结果，将前10%的样本丢弃为老化。我们使用参数的ESS（必须> 200）检查收敛性。我们使用BAMMTools生成图表来分析利率变动，包括每个分支的中位数利率变动概率、最可能的利率变动和边际变动配置。

图 2. 翡若翠属（Vellozia）的系统发育关系。两项分析所获得的主要分支均已突出显示。左边是通过 BEAST 软件获得的最大类群可信度（MCC）树，展示了每个节点附近的贝叶斯后验概率（Bayesian PP）。右边是通过 RxML 软件获得的分支长度相等的最大似然树，节点附近的值代表自展值（bootstrap values）。

图 3. 受限生物地理学分析。基于 BEAST 最大类群可信度树，使用离散生态位模型（DEC 模型）和邻接矩阵对翡若翠属（Vellozia）进行祖先分布区重建。气候和同位素数据改编自（Zachos 等人，2001）。时间尺度以百万年前为单位。饼图显示了每个分布区的相对概率；节点旁的字母是具有最大相对概率的祖先分布区。青色条出现在后验概率（P）>90 的节点上，代表 95% 最高后验密度区间（95% HPD）。星号（*）表示根据贝叶斯分析多速率模型（BAMM，补充图 4）得出的速率转变最可能发生的位置。

祖先分布范围重建

在有约束和无约束分析中，可能性最高的生物地理模型是DEC，有约束分析显示出更高的可能性值（支持信息中的表S5）。在DEC下估计的祖先范围和相对概率(P)总结在有约束分析的图3和表1中，在无约束分析的图S3（在支持信息中）中。约束分析的结果表明，翡若翠属及其姊妹类群丝若翠属的MRCA可能广泛分布于整个区域安第斯山脉，巴西大西洋森林，查帕达迪亚曼蒂纳，塞拉多和卡廷加域。（p = 0.28）。翡若翠属的MRCA （P = 0.41）和翡若翠属的第一个分支，棕若翠（V. plicata）分支（P = 0.38，图3）恢复了相同的祖先区域。在无约束分析中，翡若翠属和丝若翠属的MRCA占据的面积分别为Andes、BAFI和迪亚曼蒂纳高地 (P = 0.26)， 翡若翠属的MRCA占据的面积相同（P = 0.21），属于V的分支。plicata恢复BAFI为其祖先区（P = 0.21）。约束分析发现，除棕若翠（V. plicata）分支外，由其他翡若翠属分支组成的分支分布在迪亚曼蒂纳高地 (P = 0.56)，与MRCA分布在迪亚曼蒂纳高地和埃斯皮尼亚苏山脉南部地区的分支是姊妹分支（P = 0.89）。而在无约束分析中，这些分支分别占据了迪亚曼蒂纳高地 （P = 0.41）和迪亚曼蒂纳高地和埃斯皮尼亚苏山脉南部（P = 0.85）。两种分析中最可能的祖先区域在下一个节点中不会改变。接下来的分化导致了V. albiflora分支，其MRCA局限于埃斯皮尼亚苏山脉南部(P = 0.95；无限制的0.95)，它又与一个由V. hemisphaerica, V. tubifora, V. aloifolia, V. graminea和翡若翠属核心分支组成的大分支有亲缘关系，其MRCA极有可能占据迪亚曼蒂纳高地和埃斯皮尼亚苏山脉南部(P = 0.94；0.90)。在这一类群内部，首次分化产生了半球翡若翠分支，其最近共同祖先（MRCA）极有可能占据了迪亚曼蒂纳高地（P = 0.99；0.99），以及一个姊妹分支，其最近共同祖先可能占据了南埃斯皮尼亚苏（P = 0.82；0.83）。南埃斯皮尼亚苏一直是后续谱系的最近共同祖先最有可能的祖先分布范围，其概率大于或等于 0.79，包括V. tubiflora分支（P = 0.79；0.73）、V. aloifolia分支（P = 1.00；1.00）、V. graminea分支（P = 0.88；0.88）以及翡若翠属核心分支（P = 1.00；1.00）。从南埃斯皮尼亚苏出发，不同谱系发生了六次分布范围的扩张，具体如下：
（i）V. tubifora分支内单个物种向塞拉多地区的拓殖（P = 0.63；0.61）；
（ii）包含V. punctulata和V. alata的分支的最近共同祖先向迪亚曼蒂纳高地的一次分布范围扩张（P = 0.98；0.99）；
（iii）包含V. variegata和V. epidendroides的分支的最近共同祖先向大西洋森林的一次分布范围扩张（P = 0.98；1.00）；
（iv）V. albiflora分支内向大西洋森林的一次分布范围扩张（P = 0.42），在无约束分析中是前一个节点（P = 0.30）；
（v）V. albifora分支内向迪亚曼蒂纳高地的一次分布范围扩张（P = 0.27），在无约束分析中是后一个节点（P = 0.45）；（vi）包含V. peripherica、V. obtecta和V. patens的分支的最近共同祖先向卡纳斯塔拉山脉的一次分布范围扩张（P = 0.99）。

多样化分析

BAMM 分析的结果表明，大约在早中新世（约 2200 万年前）最初拓殖南埃斯皮尼亚苏地区的祖先节点的多样化速率有所增加（支持信息中的图 S3A、B）。边缘变化配置支持在该节点处多样化速率发生变化，并将其紧邻的前一个节点也确定为另一个可能发生速率变化的位置（支持信息中的图 S3C）。这两个分支都呈现出最高的边缘变化值，这表明它们是多样化速率变化的关键候选节点。或者说，我们的分析也不排除没有发生速率变化的情况（支持信息中的图 S3C）。

本研究以主要分布于岩生草原、BAFI和安第斯山脉的翡若翠属属为模型，进一步了解该地区的生物地理格局。翡若翠属被发现是丝若翠属的姐妹，丝若翠属是安第斯山脉的一个小属，有四个物种，证实了早期的发现（Mello-Silva等人2011，Alcantara等人2018）。用贝叶斯和最大似似方法重建的拓扑结构导致高度相似的拓扑结构，使我们能够识别翡若翠属中七个非正式命名的分支（图2）。这些非正式类群通常得到高度支持（特别是在贝叶斯推断上），并以每个分支中第一个描述的物种命名。在两种贝叶斯分析中，美丽翡若翠的位置都不太支持它作为基本分支的棕若翠分支的成员，或者作为翡若翠属的姐妹分支。在ML分析中，V.aloifolia分枝（图2）仍需通过更密集的分类采样和更多的分子标记进行进一步研究。然而，美丽翡若翠在第一个分化谱系中的位置得到了形态学的支持，因为它有六个雄蕊，果实有纵裂，这是这些基生物种的共同特征（Mello-Silva 等人 2011年）。

我们的研究结果支持翡若翠属的茎龄可以追溯到早渐新世32.58 Mya。随后，翡若翠属的树龄估计为26.95 Mya (95% HPD为20.12-34.54 Mya)(图2；尽管置信区间在很大程度上重叠，但它比Alcantara等人（2018）在同一节点上恢复的35亿年更年轻。这种差异可能反映了每项研究中使用的不同模型；虽然我们在本研究中使用了Yule模型，但Alcantara等人（2018）使用了birth – death模型。尽管所使用的模型存在差异，但树先验的选择通常对发散时间估计的影响很小（Sarver等人2019），这表明其他因素，如差分采样，可能导致了差异。

我们的研究结果表明，翡若翠属起源于早渐新世，并占据了广泛的区域。该属冠群节点的最近共同祖先广泛分布于安第斯山脉、巴西大西洋森林、迪亚曼蒂纳高地、塞拉多和卡廷加地区，这证实了我们的第一个假设，即安第斯山脉和巴西大西洋森林在该谱系的早期历史中就已被占据（图 3，表 1）。尽管这一重建结果的概率较低（0.31），但翡若翠属茎节的相同祖先范围推断的概率更高（0.41）。翡若翠属的MRCA在迪亚曼蒂纳高地的分布表明，埃斯皮尼亚苏山脉北部的岩生稀树草原可能在当时就已被翡若翠属的祖先所占据。这些结果的得出可能是因为翡若翠属最早分化出的分支呈间断且广泛的分布，第一个分支由安第斯翡若翠（V. andina），棕若翠（V. plicata）（来自BAFI， 卡廷加和迪亚曼蒂纳高地）和棕若翠（V. plicata）组成的断裂和广泛分布（来自BAFI）。

这种广泛的分布发生在渐新世和中中新世之间，表明两者之间存在联系位于安第斯山脉和南美洲东部山脉之间。据推测，中安第斯山脉和巴西大西洋森林之间的古老联系发生在中新世中期之后（Moreira-Muñoz 等人 . 2020）。早期的研究结果基于对分布在安第斯山脉南部和巴西大西洋森林南部之间的10种植物枝的分析，表明这些生物群落之间的联系可追溯到27亿年前（Luebert 等人 2020）。我们的研究结果表明，更早的联系可以追溯到32.5亿年前的渐新世，当时翡若翠属及其姊妹属丝若翠属）的MRCA广泛分布在这些生物群系中（图3)现在塞拉多所占据的地区可能在塞拉多作为今天已知的生物群系起源之前充当了这些地区之间的连接地（Simon等人 . 2009）；这一点可以从有约束和无约束的生物地理重建结果的比较中得到证明，有约束的生物地理重建获得了更高的似然值（图3，支持信息图S3，表S5）。翡若翠属种具有干燥的蒴果，缺乏明显的远距离传播机制(图1D；Sousa-Baena和Menezes 2019)，这表明变异可能是该属不间断分布模式的一个重要驱动因素。

渐新世是一个以更干燥和更凉爽的气候为特征的时期（Zachos 等人 . 2001），在中美洲启动了一个干旱化过程，导致了南美洲东部干燥对角线的形成，sensu Luebert（2021）。这条对角线在30万年左右将亚马逊森林与巴西大西洋森林分开（Thode等人2018，Hoorn等人2023）。干燥对角线的建立可能为翡若翠属的扩张创造了合适的条件，主要是通过岩石露头，允许随后的扩张穿过南美洲，可能连接东部和西部山脉之间的干旱植被。渐新世的气候条件证实了我们的假设，即过去的气候变冷促进了翡若翠属物种向其他高地的扩张。

翡若翠属在早中新世（20.46亿年前）首次在埃斯皮尼亚苏山脉山脉南部定居（图3，表1）。在此之前，在南极洲观测到一次冰川事件，并假设已经发生了开阔植被的扩张，巴塔哥尼亚古植被（Barreda and Palazzesi 2007, Palazzesi and Barreda 2012）证明了这一点，这也支持了我们在寒冷时期扩张的假设。翡若翠属对埃斯皮尼亚苏山脉南部的殖民与多样化率的增加相吻合，这是由首次占领埃斯皮尼亚苏山脉南部的同一节点的高边际迁移概率所支持的（支持信息，图3），支持了先前的发现（Larocca 等人 2022）。这强调了该地区对翡若翠属的重要性，值得注意的是其高度多样性和地方性的翡若翠属(collii – silva 等人, 2019)，特别是在诸如格朗 – 莫戈尔地区、迪亚曼蒂纳高原以及锡波山山脉等区域，在这些地方微域特有物种十分常见，而且大部分的翡若翠科的多样性都集中于此。（Velloziaceae in Flora and Funga of Brazil 2024）。南埃斯皮尼亚苏地区充当了翡若翠属向其他不同生物区扩散的物种源，这在其他植物谱系中也有观察到（如Antonelli 等人 2010， Cabral 等人2021.）在中中新世气候适宜期之后，从南埃斯皮尼亚苏到其他生物区发生了多次分布范围的扩张（图 3）。中中新世气候适宜期的特点是气温较低且气候较为干燥，扭转了大约 2000 万至 1500 万年前普遍存在的气温上升趋势（Zachos等人，2001）。这种气候可能促进了南美洲开阔植被的扩张以及森林的退缩（Herbert 等人 . 2016, Henrot 等人 . 2017, Azevedo 等人. 2020）。在岩生稀树草原，从中新世到上新世的气候可能使这种植被能够扩展到比其先前分布范围低 200 米的海拔高度（Antonelli 等人 2010）这可能有利于分布范围的扩张，比如V.tubifora分支大约在 1113 万和 978 万年前向塞拉多山脉的扩张（图 3），这与塞拉多的形成时间相吻合（Simon 等人 . 2009）。除此之外，在迪亚曼蒂纳高地发生了两次拓殖事件。一次发生在中新世中晚期，时间为9.13亿a，另一次发生在中新世-上新世过渡时期，时间为5.31亿a。正如在安第斯山脉中南部观察到的那样，这一时期与气候变冷和干旱加剧相吻合（Amidon 等人, 2017）。此外，上新世-更新世冰期也可能使V. obtecta和V. peripherica进化枝的MRCA范围扩展到3.31亿年前的塞拉多山脉（图3），这一时期的特征是干旱高峰（Amidon 等人 . 2017）。这些结果为全球变冷时期允许翡若翠属物种向不同山顶扩张的假设提供了额外的支持。

亚马逊高地未被推断为祖先分布区域，但可能是近期才被V. tubiflora和V. glauca拓殖的，它们分别在大约 600 万和 400 万年前发生分化。分别分化~6和4亿年。与在冠若翠属中观察到的情况类似（Cabral 等人 2021），第一个分化谱系，即翡若翠属 V.plicata分支的MRCA可能发生在岛山 （BAFI）中。然而，这一殖民化事件发生在24亿年前（图3，表1），而冠若翠属在12亿年前的岛山首次多样化（Cabral 等人 2021）。此外，翡若翠属在BAFI中的多样化程度不如冠若翠属 (Cabral 等人, 2021)，目前在岛山中发现了7种翡若翠属，而在同一地区发现的冠若翠属单一分支有12种（Cabral 等人, 2021, （Velloziaceae in Flora and Funga of Brazil 2024）。除了推断的祖先范围包括在翡若翠属系统发育的较深节点的BAFI之外，翡若翠属至少两次从岩生草原中重新占据BAFI，一次是在5.19亿年前在V. albiflora分支中，最近一次是在翡若翠属核心分支中~1.84亿年前（图3）。早期的殖民可能是由于在此期间南美洲发生的干旱增加而促进的（Amidon 等人 2017）。而更新世冰川可能推动了随后的殖民化事件（Vasconcelos 等人 2020）。