中国冷水花属（荨麻科）分类修订和系统学研究

Pilea is the most species-rich and most widely distributed genus in the Urticaceae. It includes species of important economic and ecological value. Within China 89 species are documented, representing over half the species diversity of SE Asia centre of distribution. The current subgeneric classification of the genus is not based on hypotheses of evolutionary relationship, but is based on morphological characters of little phylogenetic value. The identification of species is difficult as species are often described and known from very few specimens and a single sex, making the delimitation of species ambiguous. In addition, there has been little attempt employ micro-morphology, cytology or DNA barcoding to support species delimitation, identification and classification. We propose to undertake the extensive field collections at population level, based on reviews of the original description, type specimen and a review of the micro-morphology and the generation of DNA barcodes to supplement and clarify the taxonomy of this genus in China. We will construct a phylogenetic tree reconstructed from six DNA regions to resolve the taxonomy of the genus Pilea. Further phylogenetic analysis will be conducted to establish hypotheses of the biogeographical history of Pilea and the evolution of morphological characters within this genus. A classification will be established based on molecular phylogeny and morphological characters. This project will lay the foundation for further study and a worldwide revision of the genus, and its biogeographical history as well as the conservation of plant resources and their sustainable utilization.

冷水花属是荨麻科中物种最丰富和分布最广泛的属之一，具有重要的经济和生态价值。中国该属有89种，占亚洲东南部分布中心物种数一半以上，包含现有分类系统所有组和系，对该属的分类修订和系统学研究意义重大。然而，由于属下的分类系统不自然，起源与演化关系的推测仅停留在形态学证据上，物种鉴定困难，标本馆藏量不多，种间界定比较模糊，部分种类生殖器官描述不完整，除宏观形态外，微形态、细胞学和DNA条形码技术等手段研究欠缺等问题，本研究拟从文献查阅和模式标本检视出发，对中国冷水花属进行广泛的居群取样，辅以微形态和DNA条形码等证据澄清混淆种、疑难种的分类学问题，同时利用6个DNA片段，重建该属的系统发育框架，结合形态性状，分析各性状的演化规律，提出一个自然的分类系统，并探讨中国现代地理分布格局成因问题，为该属的世界性修订及其起源、演化和地理分布格局推演奠定基础，同时为该属植物资源保护和可持续利用提供依据。

冷水花属是荨麻科物种多样性最丰富和分布最广泛的类群，具有重要经济和生态价值。在前期研究基础上，本项目从文献查阅和模式标本检视出发，对中国冷水花属进行广泛的居群取样，辅以微形态和DNA条形码等证据澄清混淆种、疑难种的分类学问题，同时重建该属的系统发育框架，结合形态性状，分析各性状的演化规律，提出一个自然的分类系统，并探讨中国现代地理分布格局成因问题。具体工作包括：（1）利用基因组浅层测序技术组装出冷水花属叶绿体基因组并开展核苷酸多态性和高变区分析，为中国冷水花属疑难种、混淆种的鉴定筛选出潜在DNA条形码片段；通过形态（宏观和微观）和分子证据发表冷水花属一新种；（2）为尽可能获取最高覆盖物种水平的取样密度，结合NCBI已有分子数据基础上（以美洲类群的样品为主），我们共使用139个样品（129个分类群）开展了冷水花属的系统发育分析，完成了中国冷水花属的系统发育框架的重建；（3）在冷水花属系统发育框架重建的基础上，我们对22个形态性状（包括宏观和微观形态）进行了祖先性状重建分析，筛选出具有系统学意义的性状，完成了冷水花属自然的分类系统构建，新构建的属下分类系统包括8个组，其中5个组为新命名的；（4）在重建中国冷水花属的系统发育框架基础上，选取合适化石点，进行了分歧时间估算，并利用S-DIVA进行了祖先分布区重建，确定了冷水花属起源时间和分布区，及其扩散或隔离的情况，完成了冷水花属现代分布格局形成原因的探讨。项目执行期间，发表了相关学术论文6篇，2人获得职称晋升，1人获得学历晋升。本项目的实施为进一步开展冷水花属的世界性修订和演化研究奠定了基础，同时为该属植物资源保护和可持续利用提供了依据。