安徽羽叶报春复合体居群分化和物种形成机制研究

The mechanism underlying population divergence and speciation of organisms is a major research topic in the field of evolutionary biology, and also is the cornerstone of the biodiversity resources conservation and sustainable utilization. Primula merrilliana Schltr. is a rare and endangered species endemic to China. However，previous studies have indicated that P. merrilliana is a species complex, comprising several unrevealed taxa, and its taxonomy and speciation mechanisms are still unclear. In this project, based on extensive and thorough samplings, we will at population level investigate: 1. habitat heterogeneity; 2. morphological variation; 3. genetic divergence and gene flow; and 4. reproductive isolation mechanisms of this complex. Based on the above data, we will use the integrative taxonomic method to delimitate species and to establish its natural taxonomic system. And then, we will explore the relationships among geographical distance, habitat heterogeneity, morphological variation, genetic divergence, gene flow and reproductive isolation at population and species levels, and reveal the mechanisms underlying population divergence and speciation of P. merrilliana complex. The results of these studies are not only significantly important for protection and utilization of these valuable and rare wild species, but also will shed some lights on our understanding the generation and maintaining mechanisms of biodiversity in eastern China.

居群分化和物种形成机制是进化生物学领域的核心研究内容之一，也是生物多样性资源保护和可持续利用的基石。安徽羽叶报春是我国特有的一种珍稀濒危植物，但前期的研究表明它是包括多个物种的复合体，其物种的分类和形成机制仍不清楚。本项目拟在广泛和周密取样的基础上，以居群为单位研究该复合体：1、生境异质性；2、形态特征变异；3、遗传分化和基因流；4、生殖隔离机制。综合上述研究结果，采用整合分类学的思想和方法对其进行物种界定与分类；进而在居群和物种两个层次上探讨其地理距离、生境、形态、遗传及生殖隔离之间的关联性，从而阐明安徽羽叶报春复合体的居群分化和物种形成的机制。本研究不仅对该濒危物种的保护和利用具有重要的指导意义，而且还可以加深对我国东部地区生物多样性的产生和维持机制的理解和认识。

正确的物种分类是生物学研究的基础，然而那些生境斑块化、异域分布、快速进化类群的物种分类仍然充满着挑战。安徽羽叶报春是我国特有的一种珍稀濒危草本植物，但前期的研究表明它可能是包含多个物种的复合体，其物种分类和物种形成机制仍不清楚。项目首先对安徽羽叶报春复合体花粉形态及变异进行了较深入研究：结果显示位于分布区西北角秋浦河流域的6个居群均为多沟的扁球形花粉，显著不同于其它居群的散孔圆球形花粉，而且花粉形态居群内很稳定，表明花粉形态特征具有重要的物种分类价值，并提示秋浦河流域居群应为一个独立的物种。其次通过综合遗传谱系、形态、生态位及生殖隔离等4个方面的证据对其进行了整合分类研究：结果显示安徽羽叶报春复合体实际包含4个独立的物种，即安徽羽叶报春和另三个新种（秋浦羽叶报春、皖南羽叶报春和浙西羽叶报春），地理隔离、繁育系统变化及生活史短（一年生草本）是促进其快速物种形成的主要原因。另外对其核心和边缘居群两型花的花部形态研究发现：安徽羽叶报春边缘居群的雌雄蕊分离值明显小于核心居群，尤其是后期表现的更明显，说明二型花柱综合征也存在着明显时空变异，生殖保障是驱动边缘居群两型花综合征崩溃的主要生态因子。此外，我们还对毛茛叶报春组植物的种质资源进行了较细致地调查，并初步构建了各居群的系统亲缘关系，发现同组的近缘种物种分类也同样存在诸多问题，为进一步研究提供了基础。项目资助的研究发表论文9篇，培养了6名硕士研究生。