《華山松(Pinus armandii)及其近緣種的進化歷史和氣候變遷》是魏曉新為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：華山松(Pinus armandii)及其近緣種的進化歷史和氣候變遷
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：魏曉新
- 依託單位：中國科學院植物研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
新生代以來劇烈的地質和氣候變化，特別是第四紀冰期和間冰期的反覆交錯對北方和溫帶植物類群的地理分布格局、群體結構和遺傳多樣性造成了深刻影響。植物的群體進化歷史研究可以揭示其適於或制約適應性進化的能力並有助於預測對未來環境變化的回響。華山松及其近緣種（喬松、不丹松、毛枝五針松、海南五針松、大別山五針松等）是我國重要的森林樹種，具有重要的經濟和生態價值。這些五針松主要分布於我國中、南部和西南地區，覆蓋了中國裸子植物六個多樣性中心的四個。華山松的分布範圍最廣，從秦嶺、大巴山到雲貴高原和橫斷山區均有自然分布。本項目中，我們擬利用葉綠體、線粒體和核基因標記對華山松及其近緣種開展譜系生物地理學研究。通過基因的譜系分析，結合化石和地質資料，探討新生代以來全球氣候變化以及青藏高原隆升對華山松及其近緣種的群體歷史、分布格局、遺傳多樣性以及物種分化和物種形成的影響，同時為瀕危五針松物種的保護和利用提供依據。
結題摘要
華山松及其近緣種（喬松、不丹松、毛枝五針松、華南五針松、海南五針松、大別山五針松等）是我國重要的森林樹種。其中華山松的分布最廣，從秦嶺、大巴山到雲貴高原和橫斷山區均有自然分布，其近緣物種很多為瀕危或國家保護物種。本項目利用來自葉綠體、線粒體和核基因的分子標記以及轉錄組數據，揭示了華山松及其近緣種的系統發育關係、進化歷史、遺傳變異、物種形成以及青藏高原隆升和第四紀氣候變化對五針松物種分化和地理分布格局的影響。研究發現，華山松具有很高的遺傳多樣性和顯著的遺傳分化。葉綠體基因顯示，華山松整個分布區可分為四個遺傳差異顯著的地理亞區，即秦巴山區（QDM）、喜馬拉雅－橫斷山區（HHM）、雲貴高原（YGP）和台灣（華山松變種—台灣果松）。青藏高原東南緣貢嘎山地區為中國大陸三個地理亞區的間斷地帶。群體基因組學分析進一步證實華山松的南方（雲貴高原和喜馬拉雅-橫斷山區）和北方（秦巴山區）群體具有顯著的遺傳分化。結合生態位模擬和種源試驗等多重證據，我們推斷華山松的南北群體已經處於物種形成中。貢嘎山的物理隔離對於兩個支系的初始分化起了重要作用，而隆升導致的山體兩側迥異的生態環境進一步加速了兩者的分化和本地適應。系統發育基因組學的結果表明，華山松和大別山五針松以及華南五針松和毛枝五針松是兩對很好的姐妹物種。不丹松和海南五針松可能經歷了基因漸滲或雜交。本研究首次利用分子證據，通過對華山松整個分布區的野外調查和取樣，從進化、生態、遺傳和基因組等方面系統深入的闡明了華山松及其近緣種的進化歷史和遺傳特性，揭示了青藏高原隆升和第四紀氣候變化對我國南方植物多樣性和特有性以及喜馬拉雅―橫斷山區松杉類物種多樣性的影響。該研究不僅為五針松的遺傳保護和育種提供了重要的科學依據，對探討進化生物學的核心問題—物種形成和適應進化也具有重要意義。 此外，我們還重建了華山松及其近緣種所在的五針松組的系統發育關係，探討了該組的進化歷史及現有地理格局的歷史成因。同時，還對與開花時間相關的FT基因所在的PEBP基因家族的進化進行了研究，首次證實裸子植物中也存在FT的直系同源基因並探討了其在裸子植物中的功能和進化。
