傘形科山芹屬的系統發育與生物地理學研究

《傘形科山芹屬的系統發育與生物地理學研究》是依託四川大學，由廖晨陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：傘形科山芹屬的系統發育與生物地理學研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：廖晨陽
• 依託單位：四川大學

項目摘要

山芹屬（Ostericum）隸屬於傘形科芹亞科，傳統分類系統將它列為當歸屬的衛星屬之一，但是長期以來山芹屬的界限和分類地位多有爭議。近年來，分子系統學的研究表明山芹屬為單系類群且與廣義當歸屬其他類群的遺傳距離較遠，但其準確的分子系統位置和屬下系統發育尚不明確。另一方面，山芹屬為舊世界特有類群，並以東亞地區為分布中心和多樣性中心，具備地域代表性，其多樣的分布環境使它成為研究東亞植物演化歷程的典型材料。本研究擬利用核基因與葉綠體基因數據對山芹屬及其近緣類群（主要包括絲瓣芹分支的類群）進行系統重建，綜合其他研究證據，探討山芹屬的界限、系統位置、屬下系統發育以及種間關係與形態演化等問題。同時，在此基礎上，本研究將以屬下居群為單位，進一步探討該類群的分化時間、物種形成、擴散隔離和分布格局的形成等生物地理學問題，為研究東亞草本植物在第三紀晚期-第四紀的演化提供參考。

結題摘要

山芹屬隸屬於傘形科芹亞科，傳統分類觀點認為它是當歸屬的衛星屬之一 ，但是也有觀點支持山芹屬的獨立性。另一方面，山芹屬為舊世界特有類群，並且絕大部分成員集中於東亞分布，但模式種卻孤立地分布於歐洲中東部地區，使它成為研究亞歐植物擴散與環境變化的典型材料。本研究在經典形態學、解剖學、孢粉學研究的基礎上，新增微形態學特徵，分析比較種間及種下水平的共性與差異，對該屬分類學問題進行了整理和修訂，認為：山芹屬植物具有較多的共性及與當歸屬的差異，其種間差異顯著、分化程度較高;廣布種類（如隔山香和大齒山芹）居群間存在一定變異，物種分化將進一步發生，但部分居群間存在一定的形態過渡，現階段證據尚不足以支持眾多變種或亞種的成立，僅毛山芹的變種地位得以確認。基於ITS和葉綠體基因序列的分子系統學研究對山芹屬及其近緣類群進行系統重建，結果表明：山芹屬為傘形科中罕見的單系類群高分化類群，與絲瓣芹分支構成姊妹類群（而非過去認為的隸屬關係），但並無特別近緣的類群；同時，結果表明山芹屬種間分化顯著，譜系篩選較徹底，在此基礎上，本研究進一步探討山芹屬的生物地理學問題，結果表明：山芹屬與其姐妹類群絲瓣芹分支分化較早（約18.7Ma），其後在中國西南地區進入長時間的獨立演化。屬內分化始於7Ma，其中南方物種隔山香和紫花山芹為其基部類群，其果實和花粉特徵亦支持二者與其他成員的親緣關係較遠；其次為橫斷山區特有種疏毛山芹，它與東北亞山芹物種構成姊妹類群，說明東北亞物種並非由南方祖先類群直接擴散產生，而是由西南地區向東北擴散，其後大齒山芹再由東北亞向華東擴散；在歐洲間斷分布的草山芹則起源於一次較近期的長距離擴散，與最近緣物種綠花山芹的分化僅發生於第四紀末期。該結論提示中國華東華南區域可能保留較多中新世草本植物大演化以來的原始類型，且橫斷山區可能是一些植物類群演化過程中重要的中轉地或避難所。