巴兰萨苏铁复合群的物种界定及群体遗传学研究

Cycads are an assemblage of relict plants, severely threatened in the wild. There is only one genus, Cycas (Cycadaceae) in China with all the members given ‘First Grade’ conservation status. Some cycads are morphologically similar and difficult to be distinguished, resulting in their taxonomic uncertainty and hindering the development and implementation of effective protection strategies for them. The Cycas balansae complex consists of five morphologically similar and closely related species, namely, C. balansae O. Warburg, C. simplicipina (Smitinand) K. D. Hill, C. shiwandashanica H. T. Chang et Y. C. Zhong, C. tanqingii D. Y. Wang and C. chevalieri Leandri. These taxa are distributed in southwest China from Yunnan and Guangxi provinces to adjacent northern Indo-China, including Vietnam, Laos and northern Thailand. The taxonomic status of C. balansae complex has been a matter of discussion in recent years. Meanwhile, the endangered mechanism within the members of C. balansae complex is still unclear. In this study, we plan to use chloroplast DNA (cpDNA) and nuclear genes (nDNA) as well as microsatellite markers (SSR) to investigate the species delimitation and population genetics of the C. balansae complex with an attempt to ascertain the species boundaries for this complex, and to examine its genetic diversity, genetic differentiation, genetic structure and population demography. Endangerment mechanisms of these taxa will also be discussed. Reasonable and effective protection measures will be proposed for these species.

苏铁是一类古老孑遗植物，目前正面临野外濒危的威胁。在中国仅有苏铁科苏铁属植物分布，全为国家一级保护植物。然而，一些苏铁类植物在形态上极为相似，较难区分，分类存在问题，阻碍了其有效保护策略的制定和实施。其中，巴兰萨苏铁复合群包括形态上相似、亲缘关系相近的五个类群，即巴兰萨苏铁、单羽苏铁、十万大山苏铁、谭清苏铁和C. chevalieri ，主要分布在中国的西南地区及毗邻的印度支那北部（包括越南、老挝和泰国北部）。该复合群的分类一直存在争议，其成员的濒危机制仍不清楚。本研究拟采用叶绿体DNA片段和核基因直接测序以及微卫星分子标记的方法对巴兰萨苏铁复合群进行物种界定及群体遗传学的研究，以期解决巴兰萨苏铁复合群的物种界限问题，揭示该复合群成员的遗传多样性、遗传分化、遗传结构及种群动态，从而探讨该类群濒危机制，并制定合理有效的保护措施。

巴兰萨苏铁复合群包括形态上相似、亲缘关系相近的五个类群，即巴兰萨苏铁、单羽苏铁、十万大山苏铁、谭清苏铁和C. chevalieri，它们主要分布在中国的西南地区及毗邻的印度支那北部（包括越南、老挝和泰国北部）。该复合群的分类一直存在争议，其成员的濒危机制仍不清楚，阻碍了其有效保护策略的制定和实施。本研究采取DNA片段测序和ddRAD的方法对巴兰萨苏铁复合群的物种界定及群体遗传学进行了研究，主要结果如下：.DNA片段单倍型的聚类结果只能解决十万大山苏铁为巴兰萨苏铁，谭清苏铁为单羽苏铁，C. chevalieri并不能得到很好的解决，ddRAD数据结果表明该复合群由4个遗传谱系组成：谱系I（巴兰萨苏铁+十万大山苏铁）、谱系II（居群BOL+C. chevalieri）、谱系III（单羽苏铁+谭清苏铁）和谱系IV（单羽苏铁北部的7个居群）。将这四个谱系进行BPP物种界定，结果表明这4个谱系均能独立成种。因此，巴兰萨苏铁复合群被界定成4个物种：巴兰萨苏铁、C. chevalieri、单羽苏铁和一个未知的物种。复合群中的十万大山苏铁归并到巴兰萨苏铁；谭清苏铁归入单羽苏铁；居群BOL是C. chevalieri，C. chevalieri可能是巴兰萨苏铁和单羽苏铁的杂交种；北部的七个居群（BB、DW、YZ、LC、NZD、SMG和NBH）是苏铁属的另外物种，需进一步确定。本研究仅对巴兰萨苏铁和单羽苏铁进行了群体遗传分析。.巴兰萨苏铁（6个居群）和单羽苏铁（9个居群）的群体遗传学研究结果表明巴兰萨苏铁的遗传多样性较低、遗传分化低和无明显的遗传结构，由于国内的巴兰萨苏铁都位于国家级自然保护区内，除居群NS2外，其余3个居群的个体数量较多能自主更新，生境破坏较小或无破坏，建议进行就地保护。国外的两个巴兰萨苏铁居群，个体数量较少，遭到一定程度的破坏，建议在进行就地保护的同时也进行迁地保护，并育苗原生地回归；单羽苏铁的遗传多样性较高、居群间遗传分化大、具有明显的遗传结构以及在近期发生过小规模居群收缩事件。野外调查暂未发现使居群极端波动的威胁存在，灭绝的可能性较小，应对单羽苏铁现有居群进行就地保护。