八角蓮屬種水平的親緣地理學及物種形成歷史的研究

《八角蓮屬種水平的親緣地理學及物種形成歷史的研究》是依託浙江大學，由邱英雄擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：八角蓮屬種水平的親緣地理學及物種形成歷史的研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：邱英雄
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目擬對八角蓮屬7個形態學種進行廣泛群體取樣與形態性狀統計；基於葉綠體、核基因序列變異數據，分析單倍型的地理分布規律及譜系關係；通過與外類群序列比較，構建單倍型的系統發育樹，確定祖先單倍型，推測冰期避難所；利用群體遺傳學、Bayesian、ABC模型方法分析種或譜系經歷的歷史事件；基於不同基因位點所構建的基因樹與群體基因型分組，結合形態學數據，揭示分類學好種，分析是否存在雜交種、種間基因雜交滲入；選擇近緣譜系或姊妹種，利用溯祖理論、隔離群體遺傳學（DPG）方法，計算種或譜系間的共同祖先時間（TMRCA）、分化時間、歷史基因流，以鑑別該屬物種形成過程中的基因漸滲與譜系分選事件，並分析地質事件、植被變遷與物種分化的關係。結合生態位模型分析，揭示八角蓮屬種水平的譜系地理結構與群體進化歷史；闡明八角蓮屬物種的進化關係與形成的歷史過程，提出該屬的整合分類系統。

結題摘要

八角蓮屬（Dysosma Woodson）隸屬小檗科（Berberidaceae）鬼臼亞科（Podophylloideae），是我國特有的抗癌藥用植物資源。本課題組在形態學研究的基礎上，利用系統發育、生物地理、群體遺傳學等原理與方法，對鬼臼亞科系統發育以及八角蓮屬植物遺傳多樣性與物種形成進行了全面深入研究，獲得以下主要結果： （1）八角蓮屬物種遺傳資源及其保護。研究表明，八角蓮屬包括6個 “進化重要單位”，共66種cpDNA單倍型（H1‒H66）、28種ITS單倍型（R1–R28）以及13種鬼臼毒素合成關鍵酶CYP719A基因型，基於以上遺傳資源建立了八角蓮屬總DNA庫，提出了就地與遷地保護策略。 （2）八角蓮屬譜系地理結構、遺傳多樣性與物種分化。雲南八角蓮、西藏八角蓮形成獨立譜系，位於系統發育樹基部，而川八角蓮與東部地區分布的八角蓮複合種（八角蓮、六角蓮、小八角蓮、貴州八角蓮）互為姐妹類群。青藏高原3~4 Ma的快速隆升導致的地理隔離驅使了八角蓮屬西部類群（雲南八角蓮、西藏八角蓮和川八角蓮）的異域物種形成。上新世的氣候變冷所導致的東亞森林片段化則驅使東部類群六角蓮與中部地區分布的八角蓮、小八角蓮、貴州八角蓮之間發生了物種分化。八角蓮複合種的西部譜系在更新世中期與中部譜系發生了分化，形成了“隱秘種”；中部譜系部分個體在更新世倒數第二次間冰期拓殖至雲貴高原東部，在隨後的冰期發生了隔離分化，形成了該地區特有的小八角蓮與貴州八角蓮。末次冰期，六角蓮存在南部（台灣）與北部（浙江）兩個避難所，末次間冰期則發生了地理擴張。當代與歷史基因流的比較研究表明，近期的人為片段化對六角蓮居群間基因流有顯著的負面效應，而早期的氣候變遷導致了八角蓮複合種其他居群間的地理隔離與基因流的阻隔。 （3）八角蓮屬比較轉錄組學研究。通過Illumina Hiseq 2000測序平台，對高海拔分布的雲南八角蓮和低海拔分布的八角蓮進行高通量轉錄組測序，利用de novo從頭組裝的方法，分別獲得了53929和44855條unigenes，並得到兩個種的直系同源基因4593對。開發了八角蓮屬的EST-SSR和單拷貝核基因標記，研究了鬼臼亞科植物CYP719A的基因型多樣性，並分析了其分子進化式樣。 （4）DNA條形碼研究。揭示了ITS是鬼臼亞科植物鑑別的最佳DNA條形碼，為規範藥材市場提供了技術支持。