青藏高原网眼瓦韦－宽带蕨群植物的物种形成

物种形成是进化生物学研究的核心内容，是探讨生物多样性形成与演化的基础。本立项拟对分布于青藏高原这一生物多样性热点地区的蕨类植物水龙骨科的网眼瓦韦－宽带蕨群植物的物种形成机制和过程进行研究。首先开展居群细胞学调查，研究染色体倍性与海拔等生境因子的相关性和地理分布格局；进而采用谱系生物地理学的原理与方法，筛选单亲遗传的叶绿体DNA的易变区段、双亲遗传的低拷贝核基因片段，分析基因谱系关系，揭示可能的杂交事件；综合分析这群植物在青藏高原多样性形成的过程和方式。并与已有的种子植物类群的研究进行比较分析，探讨青藏高原地区丰富植物区系的形成与第三纪以来喜马拉雅山脉的隆升和第四纪以来气候变化之间的关系。

物种形成是进化生物学研究的核心内容，是探讨生物多样性形成与演化的基础。本研究在水龙骨科瓦韦属植物系统分类学研究的基础上，从我国西南高原分布的网眼瓦韦--宽带蕨群的谱系生物地理和瓦韦属及其近缘类群的历史生物地理等方面，对该类群的起源、演化和物种形成进行了综合分析，进而对生物多样性热点地区--横断山青藏高原的生物多样性起源的机制进行了探讨。首先利用单亲遗传的叶绿体基因开展谱系地理学研究，结果显示网眼瓦韦--宽带蕨群在冰期时的避难所位于横断山区，并在间冰期扩散至中国中北部地区。而分布于青藏高原台面上的一些居群则很有可能以高原上未被冰雪覆盖的小范围地区作为避难所，且这些居群具有不开裂的宽环带孢子囊。这是关于高山蕨类植物如何对第四纪气候变化做出响应的首次报道。进而，我们加入了两个双亲遗传的核基因，分析结果表明不开裂的孢子囊增加了配子体间自交的可能性，而自交在地理隔离严重和生境恶劣的青藏高原台面上具有显著地进化优势，因此具有不开裂孢子囊的群体更容易在青藏高原台面上存活下来；林芝居群的特有叶绿体单倍型很可能是来自于叶绿体捕获，这是在蕨类植物内关于叶绿体捕获现象的第二例报道。结合居群细胞学的染色体调查发现，高原台面上的居群多倍化现象普遍。最后以瓦韦属植物为材料对横断山青藏高原生物多样性的起源进行了探讨，结果表明青藏高原的隆升导致了季风气候的改变，而东亚季风在晚中新世-上新世的形成和加剧则加快了瓦韦属的物种分化速率，揭示出喜马拉雅山脉的隆升及其导致的季风气候改变加快了该地区植物类群的物种多样化速率。