绿绒蒿属(Meconopsis Vig.)的系统学研究

Accurate species delimitation and sound phylogenetic relationship about the basic taxonomic unit (species) are crucial to systematic and evolutionary studies. Known as the ‘Himalayan blue poppy’, Meconopsis is a symbol of the Himalayan alpine flowers and is also famous as horticultural plant. However, the phylogenetic relationship in the genus remains unresolved and the taxonomic treatments of some species-complex are controversial. These problems will be clarified in this project. Firstly, extensive field investigation will be carried out for better understanding ecological and morphological variation of Meconopsis. Then, chromosome number will be counted to analyze the evolutionary pattern of genome. Next, the phylogeny derived from cpDNA and phylogenomic data will be used to retrieve the maternal- and biparental- evolutionary history, respectively. This will be followed by a combined analysis to reveal the complex reticulate evolutionary history, as well as to provide strong corroborating evidence for accurate species delimitation in the genus. Finally, a comprehensive analysis on geographical, ecological, morphological, cytological, phylogenetic, and phylogenomic data will be conducted to unravel the evolutionary history and speciation mechanisms of Meconopsis.

物种界定及物种系统发育关系的重建是系统与进化植物学研究的核心内容。绿绒蒿属植物主要分布在青藏高原地区，被首先引种到英国并大量栽培。西方人称其为“喜马拉雅蓝罂粟”，亦是喜马拉雅高山植物的象征。但是，由于杂交、多倍化及一些重要分类性状的平行演化，该属部分物种的界定存在广泛争议，类群系统发育关系未解决，进化历史不清。本项目综合形态、生态、细胞学、分子系统学及谱系基因组学研究结果，重建母系及双亲系统发育树，阐明绿绒蒿属系统发育关系，揭示绿绒蒿属的进化历史，探讨杂交及多倍化式物种形成机制,以期为研究青藏高原植物的起源、演化及多倍化物种形成等理论问题提供一个理想的研究模式。

绿绒蒿属（Meconopsis Vig.）隶属于罂粟科，全属约 40 - 80 个物种，主要分布于喜马拉雅至横断山脉一带。该属以“喜马拉雅蓝罂粟”闻名，是青藏高原的象征。本研究对青藏高原 55 种绿绒蒿物种进行了群体采样，结合细胞核和叶绿体基因片段重建了该属系统发育关系。我们发现核基因和叶绿体片段基因树均高度支持将绿绒蒿属分为 8 个主要分支（Clade A - Clade H）。主要分支之间的关系并未得到很好的解决，核基因树与叶绿体基因树也存在冲突。基因树的不一致可能是由于杂交渐渗或者谱系拣选造成的，揭示了绿绒蒿属复杂的进化历史。我们的系统发育树与传统依据形态的经典分类系统有较大的差别。系统发育树中多数主要分支均与经典分类学的分类系统不一致，属下亚属、组和系的划分多数未得到分子系统树的支持。首次利用流式细胞法测定了部分绿绒蒿属物种的基因组大小，获得了各个主要分支共 17 个物种 23 个群体样品的基因组大小并推测其染色体倍性，这为相关研究提供了重要的遗传背景。.基于核基因和叶绿体基因序列构建了绿绒蒿属总状绿绒蒿组 sect. Racemosae Grey-Wilson 的系统发育关系，探讨了该组的物种界定问题。总状绿绒蒿组从最初的 1 个物种增加到了目前的 11 个物种，物种界定争议极大。我们的系统发育分析结果显示，总状绿绒蒿组（sect. Racemosae）并非单系，其中碧江绿绒蒿（M. bijiangensis H Ohba, Tosh. Yoshida & H. Sun）、黄花绿绒蒿（M. georgei G. Taylor）及普兰氏绿绒蒿（M. prainiana Kingdon-Ward）3 个物种单独聚为一支，独立于该组的主分支之外。分子学证据也不支持将该组分为两系（ser. Racemosae, ser. Heterandrae）的分类处理。该组 11 个种，分子证据仅支持 2 个狭域分布的物种，其余 9 种均未各自形成单系。总状绿绒蒿的物种需要进一步重新界定。.由于这 8 个主要分支得到了核基因树和叶绿体基因树的高度支持，可作为将来划分绿绒蒿属下高级分类单元的重要依据。本研究在大量野外考察和群体取样的基础上，结合核基因和叶绿体基因片段重建了绿绒蒿属的系统发育，为这一具有重要园艺价值的类群开展相关研究奠定了基础。