旌节花科物种形成和进化机制的研究

旌节花科是东亚特有科，在分子系统树上处于蔷薇类分支的基部，是被子植物的一个重要类群，该科的分布中心和分化中心都在中国。申请者和项目组成员在前期进行的一系列预研研究中，发现了更多值得深入研究的科学问题。该科植物外部形态变异非常大，推测可能与地理、生态环境密切相关，但是种间分化、分化的程度以及种间关系不清楚；有些种可能为杂交起源，杂交在该科物种形成中发生的方式、作用范围和机制仍不清楚。针对上述问题，本项目拟采用分子系统学的方法，结合外部形态变异和生态地理等因素综合分析，探讨该科植物在居群水平上的变异、物种形成和进化机制，以及遗传变异在空间上的分布式样、进化作用。其研究结果将为我们认识该科植物的物种形成和进化机制提供重要理论依据，也为追溯被子植物早期演化历史及对东亚区系的认识和物种分化的探讨提供重要依据和实例。

本项目应用外部形态学、胚胎学、细胞学、生态学和分子地理学等方面的证据，不同层次探讨东亚特有植物旌节花科旌节花属植物在时空中的遗传变异规律及其与环境的关系，阐明其物种形成过程、式样和进化机制。通过对旌节花属植物生活习性、外部形态学及细胞学等的研究，包括叶表皮结构、种子外部形态和纹饰、细胞学以及花部发生发育过程及胚胎结构的研究，补充和完善了旌节花属植物的研究资料，明晰了对该属具有重要分类学意义的形态学性状；分子地理学的研究，揭示旌节花属下物种间进化关系复杂，甚至存在复杂的网状进化关系；种间关系与生态环境、地理分布紧密相关，中国大陆和中国西南部紧邻分布的类群关系更为紧密，而岛屿分布的，产自我国台湾和日本岛的类群更为近缘，推测旌节花属起源于中国西南，逐渐扩散至西南相邻的缅甸、印度等国，并在复杂的地理环境中外部形态发生适应性变化；扩散到岛屿的种类随着大陆和岛屿的分离并逐渐适应岛屿独特的环境，并在后期由鸟类等逐渐扩散到日本岛。