利用DNA条形码数据库评估西双版纳热带森林的系统发育多样性

Evolutionary studies have played a fundamental role in understanding maintenance of biodiversity and conservation. We will develope a DNA barcode library for rain forests of Xishuangbanna to support a methodology for biodiversity assessment that incorporates both species diversity and phylogenetic relationships. We will calibrate phylogeny based on a four-marker DNA barcode and use this to calculate phylogenetic diversity. We will compare phylogenetic diversity measures, species composition and richness to identify which bio-subregions contain the greatest rain forest biodiversity, subregion relationships, and their level of protection, which wii help us to conserve biodiversity effectively.

进化对理解生物多样性的形成、维持及制定保护策略至关重要。本项目拟以云南南部西双版纳的热带雨林为研究对象，依托森林监测样地，利用迅速发展的DNA条形码技术和系统发育分析手段，构建包含热带雨林和热带季雨林群落主要树种的系统发育树，分析群落的物种多样性、系统发育多样性及二者之间的关系，分析系统发育多样性对物种多样性的残差，比较二者关系及残差在不同群落间分布的异同，并借助于地形、土壤等环境因子，解释造成差异的进化与生态因素，评估系统发育多样性是否能够作为高生物多样性地区保护策略制定的指标，为制定合理科学的优先保护策略提供更为可靠的理论依据。

进化对理解生物多样性的形成、维持及制定保护策略至关重要。DNA条形码作为一种快速进行物种鉴定的技术，其携带的遗传信息为我们从进化角度探讨物种共存和生物多样性保护提供了可能。本项目以西双版纳的热带森林为研究对象，依托森林监测样地，利用迅速发展的DNA条形码技术和系统发育分析手段，构建热带雨林群落主要树种的系统发育树，探讨群落构建的主导因素，并评估系统发育多样性作为生物多样性保护的潜在应用价值，为从进化角度开展保护生物学研究提供了一个崭新的视角。主要研究结果：1）DNA条形码能够解决群落内物种之间的系统发育关系，利用 rbcL + matK + trnH-psbA + ITS 四片段组合构建超级矩阵，使用“约束树”可以 获得解决能力好、末端分支支持率高的群落系统发育关系(Constraint Barcode Phylogeny)。2）以西双版纳热带森林中重要的树种樟科植物为研究对象，评估系统发育多样性对保护的价值，发现虽然西双版纳国家级自然保护区对樟科这一植物类群的系统发育多样性以及高 保护价值物种的保护较好, 但仍有部分重要樟科植物的进化历史没有涵盖在现有自然保护区范围内; 按照传统方法设定的自然保护区虽能在一定程度上保护樟科物种的进化历史, 但仍然存在与标准化系统发育多样性保护策略相矛盾的地方。因此, 今后在建立自然保护区时, 应将系统发育多样性考虑在内, 以保护生物多样性应对环境变化的潜力。3）通过分析西双版纳热带森林土壤养分异质性与树种和系统发育多样性的联系，结果显示磷的空间异质性与树种多样性呈显著正相关, 与群落系统发育结构及系统发育多样性均呈显著正相关。这说明，群落内磷的空间异质性增加可能使种间竞争得以缓解，从而使许多近缘种能够共存。这些研究结果对理解热带雨林物种共存机制和开展生物多样性保护具有理论和现实意义。