东亚葡萄属基部类群的系统发育、网状进化和分类修订

The genus of Vitis is an important group both agriculturally and economically. Our previous study indicated that subg. Vitis is divided into two clades of Vitis from New World and Vitis from Eurasia. In the phylogeny of Eurasian Vitis, East Asian Vitis is divided into four clades. Among them, three clades of Vitis amurensis, Vitis davidii and Vitis heyneana are basal positions. The basal taxa of East Asian Vitis mainly containing 8 species, 1 subspecies and 4 vatietas are the difficult and complex groups in phylogeny and taxonomy. The taxa are riddled with difficulties in resolving its phylogeny and taxonomy due to quantitative chatacters acting as main taxonomic evidences, ambiguous taxonomic boundaries, overlapping distributions and rapid rate of differentiation, which probably is caused by reticulate evolution. Reticulate evolution is extensively existed in Vitis, and some Vitis species from North Americas are confirmed its hybridizaion origin. But few studies are focused on the reticulate evolution of Vitis sepceis from East Asia due to uncompleted collections of species, individual, and morphological variations. RAD-seq technology which can provide large-scale gene sequences, is a powerful tool to resolve the deep phylogenetic relationships of complex groups. In this proposal, we are to employ RAD-seq to resolve the deep phylogeny and reticlulate evolution of the three clades of East Asian Vitis at the population and genomic levels. We also are to resolve the taxonomic revision based on the evidences of molecualr phylogeny and morphological variation with the background of reticulate evolution.

葡萄属具有重要的农业和经济意义。申请人前期研究表明葡萄属中的葡萄亚属分为新世界支系和欧亚支系，欧亚支系中的东亚葡萄属又分为四个支系，其中山葡萄、刺葡萄和毛葡萄三支系位于基部。东亚葡萄属基部三支系是系统分类疑难和复杂类群，主要包括8种1亚种4变种，它们以数量性状为主的分类依据，模糊的种间界限，重叠的分布区，较快的分化速率，是东亚葡萄属系统发育和分类的争议和矛盾集中之所在，这可能是网状进化造成的。虽然网状进化在葡萄属中广泛存在，北美已经有很多葡萄种类被证实为杂交起源，但对东亚葡萄属来说，由于种类收集不全，每种取样很少，变异类型不全，网状进化还几乎没有进行研究。RAD-seq技术可提供大规模基因序列信息，是解决复杂类群系统发育和分类的有力手段。本项目通过群体采样策略，利用RAD-seq技术在群体和基因组水平上分析东亚葡萄属基部三亚支的系统发育关系和网状进化，并在此基础上进行分类修订。

东亚葡萄属基部三支系是系统分类疑难和复杂类群，主要包括8种1亚种4变种，它们以数量性状为主的分类依据，模糊的种间界限，重叠的分布区，较快的分化速率，是东亚葡萄属系统发育和分类的争议和矛盾集中之所在，这可能是网状进化造成的。对东亚葡萄属来说，网状进化还几乎没有进行研究。本项目通过群体采样策略，利用RAD-seq技术在群体和基因组水平上分析东亚葡萄属基部三亚支的系统发育关系和网状进化。.. 东亚葡萄属基部类群系统发育和网状进化分析。利用212份葡萄属材料包括基部支系类群，测序后获得原始RAD-tag共339.61G，共得到原始的SNPs数量为12134447个，对原始数据过滤处理，最终获取了能够用于后续分析的135460个SNPs位点。系统发育分析结果表明葡萄属212个样品共分为了4个支系：Clade 1由山葡萄、百花山葡萄以及深裂山葡萄这三个种组成；Clade 2支系为秋葡萄、变叶葡萄、少毛变叶葡萄、陕西葡萄4种组成的一个复系；Clade 3包括毛葡萄支系的所有种和非基部支系的其它部分种；Clade 4支系包含两个分支。PCA分析结果基本上支持系统进化树的结果。群体群体遗传结构表明很多物种在进化过程中都经历了基因渗透。Treemix 分析得出的 ML 树种各物种的位置关系与系统发育树结果基本相同，表明有些种类之间存在明显的基因流。IS 分析结果与系统发育、PCA 和structure 遗传结构分析结果基本一致。D 统计检验结果显示四组物种之间存在着微弱的基因流。.. 发现葡萄属新种狮子山葡萄。通过我们前期研究发现在葡萄属蘡薁葡萄支系的系统发育研究中，一些样品之前很难被鉴定作为不同的物种，但是通过RAD测序建立的牢固的系统发育关系中，这些样品却显著的和蘡薁葡萄区分开来。据此，我们发表了葡萄属新种——狮子山葡萄，并详细描述了新种狮子山葡萄的生境、叶片及其变异、花序、种子、模式标本、分布地点等信息。区别了狮子山葡萄在形态上与蘡薁葡萄、葛藟葡萄、小叶葡萄、美丽葡萄的异同点。