杜鹃属糙叶杜鹃亚组的分类学与系统发育基因组学研究

The precise delimitation of species and the reliable phylogenetic relationship are the basis for studying species evolution and speciation, and the key for biodiversity protection and utilization. The species delimitation and phylogenetic relationship reconstruction of rapid radiation groups is challenging for phylogeneticists. Rhododendron is a species-rich genus and is centrally distributed in southwest of China. The taxonomy and phylogenetic relationships of this genus are unresolved. In this project, R. subsect. Scabrifolia is chose as a case study, the morphological characters for all species within this group will be measured and statistically analyzed on population sampling level. The classification of R. subsect. Scabrifolia will be clarified based on the analysis of phylogenetic relationship, the geographical distribution information and the related ecological data. The phylogenetic tree of R. subsect. Scabrifolia will be reconstructed based on the whole chloroplast genome and RAD nuclear genome data to reveal the phylogenetic relationship among closely related species. The feasibility of using genomic data from different genomic sources to solve the species delimitation and phylogenetic relationship of rapid radiation groups will be discussed as well. This project not only provides theoretical basis for future studies of taxonomy and phylogeny in Rhododendron, but also has important scientific significance for the protection and sustainable utilization of Rhododendron.

物种的准确界定和可靠的系统发育关系是研究生物起源进化和物种形成的基础，也是开展生物多样性保护和利用的关键。而对辐射演化的类群来说，其物种界定和系统发育关系重建是系统学家面临的难题之一。杜鹃属物种多样性高，中国西南为其分布中心，而其分类学和系统学尚存在较多问题。本项目以杜鹃属糙叶杜鹃亚组为例，在居群取样的基础上对该类群全部物种进行形态性状测量和统计分析，基于叶绿体全基因组序列和简化核基因组数据构建系统发育关系，结合地理分布信息与生态学数据，澄清杜鹃属糙叶杜鹃亚组的分类学问题，完成分类学修订；重建糙叶杜鹃亚组所有物种间的系统发育树，揭示该类群近缘物种间的系统发育关系；探讨利用不同基因组来源的基因组数据对解决辐射演化类群的物种界定和系统发育关系的可行性。本项目不仅能为今后开展杜鹃属的分类学和系统学研究提供理论依据，而且对该属植物资源的保护和可持续利用也具有重要的科学意义。

物种的准确界定和可靠的系统发育关系是研究生物起源进化和物种形成的基础，也是开展生物多样性保护和利用的关键。而对辐射演化的类群来说，其物种界定和系统发育关系重建是系统学家面临的难题之一。杜鹃属物种多样性高，中国西南为其分布中心，而其分类学和系统学尚存在较多问题。该项目以杜鹃属糙叶杜鹃亚组为例，在居群取样的基础上对该类群全部物种进行系统发育基因组学研究。基于26个形态性状的测量和PCA统计分析表明，糙叶杜鹃亚组植物形态较相似，很多物种存在形态形状重叠，因此，仅近依靠传统分类鉴定该类群物种较难；基于叶绿体全基因组序列和简化核基因组数据构建的系统发育关树，支持糙叶杜鹃亚组植物中爆杖花(R. spinuliferum)、糙叶杜鹃 (R. scabrifolium)、碎米花(R. spiciferum)、腋花杜鹃(R. racemosum) 和富源杜鹃(R. fuyuanense)、柔毛碎米花(R. mollicomum)、粉背碎米花(R. hemitrichotum)、柔毛杜鹃(R. pubescens)八个物种的种级分类地位，肯定了少毛爆杖花的变种分类地位，否定了白碎米花、疏花糙叶杜鹃的变种地位，证实了柳条杜鹃不属于糙叶杜鹃亚组。该项目的研究还新发现和证实了爆杖花和糙叶杜鹃的天然杂种群，为研究杜鹃的自然杂交物种形成提供了新材料。本研究也证实了利用质体基因组和核基因组SNP数据来开展辐射演化类群的物种界定和系统发育关系研究的可行性，为将来辐射演化类群的系统发育研究提供了范例。