东亚特有植物水青树的谱系地理学研究

The genus, Tetracentron, which was widespread in the Northern Hemisphere during the Paleogene and Neogene, is endemic to eastern Asia. Tetracentron sinense Oliv. is the only extant species of the genus, and listed as second-class protection species in China. As a Tertiary relict, T. sinense provides us an ideal system to perform phylogeographical investigations to deepen our insights into the evolutionary history of these elements endemic to East Asia. In the present research a phylogeographic study of this endemic East Asian tree will be performed. The objectives of this research are: （1）to assess the effect of pre-Quaternary events on its current distribution (2) to model its past potential geographical distribution; (3) to discuss its migration route in Asia; （4）to locate its ice age refugia; (5)and to provide theory basis for its protection.

水青树属（Tetracentron）第三纪时期在北半球有着广泛的分布区，而今却仅局限在东亚地区。现存水青树属仅含水青树（T. sinense）1种，且数量在急剧减少，在中国已被列为国家Ⅱ级重点保护野生植物。水青树属化石资料丰富，是研究东亚特有植物进化历史的理想类群。本项目拟以居群为单位在东亚分布区内对水青树进行全面采样，并拟测定6个叶绿体DNA片段（psbA-trnH、rpl32-trnL、petA-psbJ、petG-trnP、F71-R1516 和petL-psbE）及1个核DNA片段（ITS），对其开展谱系地理学研究。探讨第四纪冰期之前的气候和地质变化对水青树当前分布格局的影响作用，模拟第四纪冰期之前水青树的分布格局，推测第三纪以来水青树在亚洲地区的可能迁移路线以及第四纪冰期水青树'避难所'位置。此外，我们希望本项目研究结果对水青树的有效保护具有指导性。

孑遗稀有植物类群水青树属（Tetracentron）第三纪时期在北半球有着广泛的分布区，而今却仅局限在东亚地区。现存水青树属仅含水青树（Tetracentron sinense）1种，且数量在急剧减少，在中国已被列为国家Ⅱ级重点保护野生植物。水青树属化石资料丰富，是研究第四纪冰期东亚地区植物‘避难所’位置及东亚特有植物进化历史的理想类群。为了探讨水青树当前分布格局的形成是否跟第三纪的气候、地质变化以及第四纪冰期相关；为了描述当前水青树遗传多样性的分布格局及其对水青树保护的指导意义，我们对 水青树展开了谱系地理学研究。我们在中国西南地区以及中部地区收集了水青树27个居 群共157个体，并测序了这些个体的4个叶绿体基因间区片段）。共发现了21个单倍型，用TCS软件构建了21个单倍型的 网状关系图；对157个个体的4个叶绿体基因片段序列进行了遗传多样性、遗传分化、SAM OVA（spatial analysis of molecular variance）和AMOVA（analysis of molecular v ariance）分析，用来探讨水青树的遗传结构。我们用BEAST软件估算了21个单倍型的分 化时间，并且通过错配分析（mismatch distribution analysis）来检测水青树居群在历史上是否经历过扩张事件。我们发现21个水青树单倍型中只有3个单倍型的分布范围较广，其它单倍型均局限在特定的某个区域。单倍型多样性较高的区域是湖北西部、四川南部和重庆南部。古老单倍型出现在中国西南地区。水青树单倍型的分布具有明显的谱系地理结构（NST > GST; P < 0.05）。SAMOVA分析将水青树居群划分为5个组，这5个组与TCS鉴定的5个进化枝能很好地吻合。两个独立的居群扩张事件发生在SAMOVA鉴定的组2 和3，扩张时间分别约为399和311 kya。21个单倍型的分化时间大约是在9.6个百万年之前，然而大多数单倍型的分化时间出现在第四纪。我们认为水青树当前分布格局的形成受到第三纪晚期气候、地质变化以及第四纪冰期事件的双重影响；水青树很有可能在晚第三纪时就已经南迁至中国西南地区；水青树在第四纪冰期时在中国中部地区占据过多处避难所；SAMOVA鉴定的水青树5个组之间不不存在或存在很少的基因交流。此外，我们还对真双子叶植物基部类群进行了系统发育分析研究。