基于RAD-Tag技术：特提斯孑遗洲际间断分布植物穗菝葜（菝葜科）的亲缘地理学研究

Tethyan sea coastal evergreen broadleaf forest has been widely distributed in Early Tertiary. Since the dramatic change of paleoclimate and paleogeogaphic structure, mass extinctions and differentiation occurred in Paleotethyan vegetation. Some relict taxa of Paleotethyan vegetation retreated to South Asia , Mediterranean, and Africa, and developed from there since Late Tertiary. Smilax aspera L. is one the Paelotethyan relicts dominated in warm and humid laurel forest. It shows a disjunctive pattern in Mediterranean region , East Africa, and South Asia. Due to its critical geographical distribution pattern (tri-continental disjunction), it was thought be to an ideal model to test dynamic history of Paleotethys laurel forest vegetation and How it responds to environmental oscillation since Late Tertiary. This study will take S. aspera as a testing model, and the choose cpDNA, ITS, and RAD Tags, which acquired based on the next generation sequencing technology, as molecular markers, in order to study the population lineage divergence， formation and dynamic history of population geographic structure, and impulsive ecological factors based on phylogeography and population genetics, reveal the cause of disjunction formation and evolutionary impetus of Paleotethyan laurel sclerophyllous forest since Late Tertiary. This study will provide new evidence for the floral exchange and variation history among Europe, Asia and Africa.

早第三纪古特提斯海沿岸曾广布常绿阔叶林，由于第三纪中后期，古气候与地质结构的剧烈变化，该古特提斯植被发生大规模的灭绝和分化。晚第三纪以来，古特提斯植被部分孑遗类群在南亚、地中海及非洲等地留存与发展至今。穗菝葜即为古特提斯喜暖湿常绿阔叶林的孑遗成分之一。该种现今间断分布于环地中海地区、东非、南亚。由于其特殊的地理分布格局（跨欧亚非三大陆间断分布），成为了研究古特提斯植物区系的常绿阔叶林植被自晚第三纪以来动态历史，以及如何响应环境变化非常理想的模型。本研究将以穗菝葜为模型，利用cpDNA、ITS分子标记与基于下一代测序技术的RAD Tags标记，通过亲缘地理学和群体遗传学理论和方法，研究该物种群体谱系分化、种群地理结构形成与动态历史、驱动生态因子，揭示第三纪晚期古特提斯植被区系中常绿硬叶林成分的间断分布成因、进化动力，为第三纪晚期欧亚非大陆的植被交流和变化历史提供新的证据。

晚第三纪以来，古特提斯植被部分孑遗类群在南亚、地中海及非洲等地留存与发展至今，研究该植被区系的时空变化历史有助于了解欧亚大陆常绿阔叶林的形成机制。穗菝葜（Smilax aspera）隶属于菝葜科（Smilacaceae），为古特提斯喜暖湿常绿阔叶林的孑遗成分之一，由于该物种间断分布于欧亚非三大陆，其特殊的地理分布格局成为研究古特提斯植物区系的常绿阔叶林植被自晚第三纪以来进化与动态历史提供了非常理想的模型。本研究以穗菝葜为模型，对穗菝葜分布于欧亚非大陆的40个群，600个个体进行了群体调查与采集工作，通过亲缘地理学和群体遗传学理论和方法，研究该物种群体谱系分化、种群地理结构形成与动态历史、生态位模型、种群分化相关生态因子，获得以下主要结果：.1）穗菝葜间断分布于欧亚非三个大陆之间，群体范围分布广且特殊，三大之前群体存在着显著的隔离分化，群体间与群体内遗传多样性较高，且存在着显著的分化。基于化石证据和谱系分化群体扩张分析表明，虽然在分子水平存在着深度的谱系分化，但是在形态上，地中海和亚非支系间的穗菝葜在形态上并没有显著的区别。目前的证据支持地中海和亚非分支的穗菝葜可能已经形成了两个隐秘种。.3）穗菝葜基于ddRAD-tags简化基因组标记技术，对44群体穗菝葜进行了文库构建，获得了400GB的数据，平均每个个体获得2±0.5M reads，得到12092个SNPs。通过最大熵拟合生态位模型分析，重建穗菝葜地中海地区、东非、南亚地区当代、LGM时期的最适分布区。.利用cpDNA、ITS、基因组SSR、基于二代测序技术的RAD Tags标记，第三纪孑遗植物穗菝葜提供了首个研究夏季干旱型（地中海气候）和夏季潮湿型（东非/南亚气候）间断分布的大尺度亲缘地理学案例。数据结果表明穗菝葜生物地理学区域进化不仅仅是简单的特提斯常绿植被在某一历史时期片段化的历史，而是更为复杂的进化历史。它包括了在晚第三纪和第四纪的进化历程中，反复隔离分化和少数的扩张和长距离传播事件综合而成。