青藏高原特有植物黄缨菊谱系地理学及进化意义

The Qinghai-Tibet Plateau (QTP) has drawn extensive attention due to its complex geological structure and rich endemic plants. Based on the phylogeogeraphy research of the endemic plants in QTP, we can reveal the evolutionary history of these plants under the geological and climate changes. In this research, we will use chloroplast and nuclear sequences to ananlyse the phylogeography of the endemic species in eastern QTP, Xanthopappus subacaulis. Then, the molecular analyses are combined with ecological niche model to deduce its refugia, population hisroty and expansion routes, and discuss the mechanism of formation and evolution of endemic plants. In addition, this study will compare the evolutionary history of X.subacaulis and the sibling genera (Alfredia, Ancathia, Olgaea and Syreitschikovia), so as to know the differentiation time between species, and explore the dynamic historical process, and the expected results can understand the origination of endemic plant in this region.

青藏高原地质结构复杂，特有植物丰富，已成为植物进化研究的热点地区。对青藏高原特有植物的谱系地理学研究，可以揭示该地区地质、气候变化对特有植物遗传结构和进化历史的影响。本研究以青藏高原中东部特有高山草甸植物黄缨菊为研究材料，拟利用叶绿体基因和核基因对黄缨菊进行谱系地理学研究，结合生态位模型，推测冰期避难所、种群历史和扩张路线，探讨该物种分布区的形成和演化机理；再比较黄缨菊与近缘属（翅膜菊属、肋果蓟属、蝟菊属和疆菊属）的进化历史，明确物种间的分化时间，探究不同物种的动态历史过程，揭示青藏高原地区特有植物的起源机制。

青藏高原地质结构复杂，特有植物丰富，已成为研究植物谱系地理学的热点地区。黄缨菊是青藏高原及其毗邻地区的一个特有高山草甸药用植物，具有重要的生态价值和药用价值，是研究高山药用植物响应气候动态历史的理想材料。第四纪冰期气候变迁强烈影响着多数物种的地理分布，进而影响其种群遗传结构和进化历史。然而，由于缺乏化石、花粉及其它相关资料，对高山药用植物如何响应第四纪冰期气候变迁知之甚少。据此，本研究利用母系遗传的cpDNA片段和双亲遗传的nrITS序列，对黄缨菊44个居群、232个个体进行谱系地理学研究，同时生态位模拟探讨黄缨菊的群体遗传结构和遗传多样性，推测冰期避难所、种群历史。结果表明，黄缨菊具有较高的遗传多样性，居群间遗传分化明显；黄缨菊居群以阿尼玛卿山为界分为南北两大遗传谱系；黄缨菊分歧时间较早（29-30 Ma），种内叶绿体单倍型分歧时间（5 Ma）早于核糖体基因型（2.96 Ma）；黄缨菊与翅膜菊属、肋果蓟属、疆菊属三个姊妹属于中新世晚期开始分化（7.23 Ma），与风毛菊属、牛蒡属等近缘属的分化时间开始于中新世早期（17.37-21.25 Ma）；黄缨菊居群未经历过近期扩张；同时，生态位模拟结果支持其受青藏高原隆升和第四纪冰期的影响加大，末次盛冰期后黄缨菊适宜分布区快速收缩，栖息地片段化严重。基于cpDNA和nrITS结果，我们推测黄缨菊在青海湖地区、阿尼玛卿山及横断山存在多个冰期微型避难所，且避难所内其二次接触可能是形成当今单倍型和基因型地理分布格局的主要原因。本研究不仅为高山药用植物种群动态历史变化和地理分布格局提供了新的见解，而且也有助于理解青藏高原特有植物的物种形成和适应性进化机制。项目资助期间，共发表和接受发表论文6篇，其中SCI论文4篇；协助培养硕士研究生2名；项目资助直接经费22.000万元，支出约15.938万元，剩余直接经费约6.062万元，各项支出与预算基本相符，剩余经费主要用于本项目研究的后续支出。