紅景天屬三裂紅景天組的物種形成和分化研究

《紅景天屬三裂紅景天組的物種形成和分化研究》是依託陝西師範大學，由張建強擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：紅景天屬三裂紅景天組的物種形成和分化研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張建強
• 依託單位：陝西師範大學

項目摘要

全球生物多樣性的不均勻分布及其原因是進化生物學研究中的核心問題。青藏高原及其鄰近地區是全球生物多樣性熱點地區之一，生長著超過9000種維管植物，其豐富生物多樣性的起源備受關注。以往的研究報導了一些包括紅景天屬在內的類群在該地區發生了快速輻射演化，但這種物種的快速分化與該地區複雜的地質、地理和氣候變化的聯繫尚不完全明確。紅景天屬三裂紅景天組物種為青藏高原及其鄰近地區特有，其形態和生境分化較大，且在系統發育上構成單系類群。因此三裂紅景天組是研究青藏高原地區快速輻射物種形成過程和機制的理想材料。本研究擬選取三裂紅景天組為研究對象，利用形態學、細胞地理學和多位點的居群遺傳學研究闡明三裂紅景天組物種形成和分化的過程及機制，為青藏高原地區生物多樣性的起源提供科學依據。

結題摘要

高生物多樣性地區物種形成的過程和機制是進化生物學研究中的重要問題。青藏高原及其鄰近地區是全球生物多樣性熱點地區之一，其豐富生物多樣性的起源備受關注。以往研究發現，大量類群伴隨著其快速隆升發生了快速輻射分化，但這種物種的快速分化與該地區複雜的地質、地理和氣候變化的聯繫尚不完全明確。景天科（Crassulaceae）紅景天屬的三裂紅景天組﹝Rhodiola Sect. Trifida（Frod.）S. H. Fu﹞為青藏高原特有，儘管該組植物在系統發育上構成單系類群，但該組植物豐富的表型變異、組內各物種的生境多樣化等因素導致組內物種界定一直存在爭議。該組植物的起源和演化與青藏高原地區複雜的地質和氣候波動的聯繫尚不明確。本研究在廣泛取樣的基礎上（46個居群總共590個個體），首先利用譜系地理學的方法推斷該組植物的演化歷史，然后綜合利用形態學、基於多個分子片段的系統發育以及生態學證據對該組植物進行物種界定，並對重新界定後物種的形成機制進行探討。主要結果和結論如下：（1）使用三個葉綠體片段（trnL-F、psbA-trnH、trnS-G）以及ITS序列對該組植物的演化歷史進行了分析，結果發現青藏高原的快速隆升可能催生了該組植物的起源和分化。ITS序列和葉綠體DNA中都存在大量的特有單倍型（只存在於一個居群），並且這些單倍型均勻散布在該組的分布範圍內，表明該組植物冰期時在青藏高原以及橫斷山脈地區存在多個避難所；（2）在演化歷史研究的基礎上，通過測量14個形態學性狀，然後聯合6個分子標記使用基於溯祖模型對形態學物種界定假設進行檢驗，最後結合生態位模擬對該組植物的物種界限重新界定，發現昆明紅景天和裂葉紅景天在形態、遺傳和生態位上均與其他類群發生了分化；聖地紅景天、菊葉紅景天、卵萼紅景天和菊葉紅景天應該歸併為菊葉紅景天；互生紅景天的系統發育位置還有待進一步的確定。本研究驗證了青藏高原地區地質事件和第四紀氣候震盪對該區植物的影響，並對該組植物進行了重新的物種界定，為青藏高原地區生物多樣性的形成過程和機制提供了證據。