《中國特有羌活屬植物物種形成機制研究》是依託西北大學，由李忠虎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：中國特有羌活屬植物物種形成機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李忠虎
- 依託單位：西北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
物種形成一直是進化生物學研究的核心內容之一，尤其是地理隔離和生態/環境隔離在物種形成過程中的相對作用是近年來進化生物學中最有爭議和最激動人心的一個研究領域，其對於理解物種形成的本質過程具有重要意義。本項目擬以中國特有羌活屬物種為研究對象，利用單親遺傳的葉綠體基因和雙親遺傳的核基因序列以及微衛星位點標記，研究該屬物種群體水平上的多態性變異式樣；通過分化群體遺傳學的分析範式，檢測羌活屬物種形成過程中基因流的時間和空間分布；結合溯祖模擬、遺傳結構分析和生態位模擬闡明地理和生態/環境隔離因素在該屬物種形成中的作用，重建羌活屬的物種形成過程及群體動態歷史，探討其與地質環境變遷和氣候波動的相關性。我們的研究結果將為揭示青藏高原及其鄰近地區草本植物類群的物種形成機制提供重要依據，同時也對保護與利用這些生長在高海拔地區的珍稀藥用植物資源具有重要意義。
結題摘要
羌活屬植物是分布在青藏高原及其鄰近地區的中國特有多年生草本植物，研究其物種形成和群體進化歷史有助於深刻理解歷史上環境變遷和冰期-間冰期氣候動盪對我國西部地區生物多樣性的影響，也為該類植物珍貴遺傳資源的挖掘、保護和評價奠定遺傳學基礎。該項目首先基於單親遺傳的葉綠體DNA、線粒體DNA和雙親遺傳的核基因以及微衛星(SSR)位點標記研究了中國特有羌活屬植物天然群體的遺傳結構變異式樣。結果表明：羌活屬植物具有較低水平的遺傳多樣性，葉綠體和線粒體DNA的遺傳變異主要存在於群體間，而核基因和微衛星標記的變異大部分存在於群體內。羌活和寬葉羌活在葉綠體DNA序列變異上存在明顯的譜系地理結構，說明地理隔離在群體分化中起到重要作用。進一步分析羌活屬植物的葉綠體基因組序列，發現它們具有和大部分被子植物類似的環狀結構。系統發育分析表明，羌活屬植物是一個單系分支，卵葉羌活和寬葉羌活具有較近的遺傳關係。分化時間檢測分析發現，羌活屬物種的分化與青藏高原近期的大規模隆升事件密切相關。物種鑑定分析表明，具有較快進化速率的核ITS標記具有比序列更長和變異位點數更多的葉綠體基因組具有更高的物種鑑定成功率。羌活和寬葉羌活的比較轉錄組分析表明，一些正向選擇基因在兩物種中出現了差異化的表達，可能與物種的環境適應性分化有關。同時，簡化基因組測序分析發現，羌活屬物種可能發生了兩次同倍體雜交物種起源事件：瀾滄羌活可能起源於羌活和寬葉羌活的雜交，而卵葉羌活則起源於瀾滄羌活和寬葉羌活的回交。耦合所有群體遺傳學數據，並結合物種生態位模擬和物種形態學數據分析表明，羌活屬應被重新定義為四個物種支系，建議合併羌活和細葉羌活為一個物種：羌活；合併羽苞羌活和寬葉羌活為一個物種：寬葉羌活，即將羌活屬重新劃分為四個物種支系：羌活、卵葉羌活，寬葉羌活，瀾滄羌活。
