中国被子植物功能性状的系统发育保守性研究

The phylogenetic conservatism of functional trait is a very common assumption in ecology, i.e. closely related species tend to be similar in trait and subsequently ecologically similar. However, it is still very limited knowledge on whether the plant functional traits are phylogenetically conserved or not at large scales. Moreover, China holds a large number of plants with a complex flora, and we still have no evidence showing how the phylogenetic conservatism varied in spatial and taxonomic scales because of large data deficiency. However, with the recent achieves of species distribution database and the phylogenetic tree of China’s angiosperm flora published in Nature, it is a good opportunity to do the research. Thus, the proposal will integrate the phylogenetic trees and the large databases of the species distribution and functional traits the angiosperm flora of China, combined with the field data, to address those questions for the first time systematically. In addition, the conclusions will potentially help us to know the evolutionary history of the key plant functional traits in theory.

植物功能性状的系统发育保守性是很多生态学假说证明过程中的前置假设，即系统发育相似的物种其功能性状及生态属性更为相似。但是，这些决定物种关键生态功能的性状是否具有系统发育保守性目前并没有进行过系统研究。尤其在我国，由于植物种类丰富，区系复杂，空间分宜明显，物种的主要功能性状是在什么类群内、空间尺度、区域上具有系统发育保守性都不明确，这需要海量数据的支持和系统深入的剖析。近期Nature期刊上中国被子植物空间分布数据库和进化树的发布为该研究提供了契机。为此，本研究拟整合中国被子植物系统发育树、海量物种分布数据和物种功能性状数据，并结合野外采样分析，建立系统发育分析模型，首次解析中国被子植物功能性状系统发育保守性在不同的类群、空间尺度和不同的区域内的变化规律，解决长期以来系统发育关系在生态学研究中替代生态属性的前置假设依据，并在理论上更加深入理解植物关键功能性状的进化历史过程。

植物功能性状的系统发育保守性是很多生态学假说证明过程中的前置假设，即系统发育相似的物种其功能性状及生态属性更为相似。然而，这个假设前提也面临诸多挑战，在很多情况下一些关键植物功能性状不具有系统发育保守性，这也成为学科发展的一个争论点。这些决定物种关键生态功能的性状是否具有系统发育保守性，目前并没有进行过系统研究。尤其在我国，由于植物种类丰富，区系复杂，空间分宜明显，物种的主要功能性状是在什么类群内、空间尺度、区域上具有系统发育保守性都明确。.为此，本项目设计了几个方面的研究内容来回答这一问题。其中包括，大规模植物进化树的构建方法体系的探索与应用；大尺度植物功能性状数据库的建立与数据收集；物种空间分布数据库的进一步完善和数据标准化；物种功能性状及其相关的特性所反映的系统发育保守性的研究，并且基于不同的类群、生态特征、区域的系统发育保守性的探讨等内容。基于这几大内容的研究发现，基于全球种子植物进化树的骨架树及相对应的插补方法是构建目前中国被子植物进化树并形成生态学应用的有效方法；基于大尺度的物种分布和功能性状数据，结合大规模植物性状分布数据，中国种子植物的物种高度、开花、结果和果实发育时间受到了气候的影响；同时发现，中国被子植物重要功能性状受到了系统发育保守性的约束，但是其保守程度具有类群和区域依赖的结论，表明，其系统发育关系应用于生态学关系的替代具有一定的局限性和区域类群约束性。研究结论为进一步认知植物功能性状的系统发育保守情况的普遍性和特殊性提供了一定的证据。同时，也为生物多样性的形成和维持机制的理论研究提供参考。.受本项目资助，共发表学术论文25篇，其中SCI收录期刊论文23篇，包括Diversity and Distributions、PNAS、Global Ecology and Biogeography（2篇）、Journal of Biogeography (2篇)、Plant Diversity、National Science Review、Annals of Botany、Molecular Phylogenetics and Evolution等主流期刊，其中本基金第一、第二标注15篇。已培养和正在培养博士研究生2名，硕士研究生2人，博士后2人，此外1人受聘为江苏特聘教授。