附生蕨类——修蕨属（水龙骨科）的系统发育及多样性分化研究

Although Selliguea is one of the most important epiphytic ferns in tropical and subtropical forest in Asia, it has received little attention, and the deeper relationship within this genus remains unresolved. These hinder the further exploration its diversification and evolution. Based on our previous studies, we will integrate evidences from the chloroplast genome, nuclear markers and morphological observation in this study for the following purposes: (1) to eliminate the effect of rapid radiation and hybrid on the phylogenetic relationship and reconstruct a solid deep phylogenetic backbone for selliguea; (2) to explore the response mechanisms of this genus to environment changes and the relationship among the diversification pattern, character evolution and niche differentiation. Our study will not only gain a better understanding of the evolutionary history of Selliguea and lay the foundation for the further intrageneric classification, it will also provide new sight for the conservation and maintenance of epiphytic ferns under global climate change.

修蕨属是亚洲热带亚热带林下分布的一类重要附生蕨类，然而长期以来对该类群的系统学研究关注度较小，其属内系统发育关系不明朗，对该类群的多样性分化等科学问题也缺乏探讨。本项目将在申请人原有工作基础上，利用叶绿体基因组及单低拷贝核基因，结合形态学证据，拟解决以下问题：（1）排除快速辐射分化、杂交渐渗等事件对系统发育关系的影响，重建修蕨属属内具高分辨的系统发育框架；（2）结合地理分布及地质历史变迁，探讨该类群植物对不同时期地质气候变化的响应，揭示修蕨属的多样性分化、关键性状演化及生态位分化的联系。本项目的实施不仅能够更好地理解修蕨属起源与演化，为其属下阶元及物种的分类修订奠定基础。更为重要的是，加深了对附生蕨类多样性形成机制的理解，对全球气候变迁下附生蕨类多样性保护及维持有着重要的理论意义。

修蕨属是典型的热带亚热带林下附生蕨类。本项目拟通过对其系统演化的研究，加深对附生蕨类多样性形成机制的理解。我们对广义修蕨属的65个物种的叶绿体基因组进行了测序、组装及注释。通过比对，我们发现该属叶绿体基因组结构变异较大，包括大片段倒位、基因重复、IR区边界变动等。这是水龙骨科发现的第一个发生较大叶绿体基因组结构变异的类群。这一结果表明修蕨属叶绿体基因组结构的复杂性及其独特的演化模式，对水龙骨科的叶绿体基因组研究有着重要的意义。本项目利用叶绿体基因组数据，构建了具有高分辨的系统发育框架，解决了广义修蕨属深层次系统发育框架。研究结果揭示广义修蕨属由五个分支组成，多个传统的属级概念被打破，进一步支持了广义修蕨属的成立。通过重建修蕨属的演化历史，揭示了修蕨属起源于马来群岛的华莱士线以西区域。伴随马来群岛主要山脉的上升，部分物种通过岛链向南扩散。另一部分则随着喜马拉雅山脉的隆升，向北扩散。从而产生两个分布中心。其后，伴随着东亚亚热带常绿阔叶林在晚中新世的快速兴起，部分修蕨属物种也从喜马拉雅地区向东扩散，部分物种可扩散至东亚地区。