青藏高原冰缘植物鼠麯雪兔子的种群遗传进化对其分布格局的影响

Saussurea gnaphalodes (Asteraceae) is a perennial herb distributed in the Qinghai-Tibetan Plateau, and usually occurs in flowstone slope habitats with altitudes from 2,700 to 6,300 m. As the only Asteraceae plant species with normal growth and reproduction at an altitude of 6,000 m, S. gnaphalodes is among the species most sensitive to climatic change. Additionally, it contains many kinds of chemical components, and plays important roles in detoxification and promoting blood circulation. In order to investigate the ecological and evolutionary processes of S. gnaphalodes, we will use DNA sequences and SSR molecular marker analysis to explore the population gene flow in the vertical (between different altitudes) and horizontal directions (between different mountains), examine the adaptive genetic variation and phylogeographic structure among populations, which will help to better understand the response of this species with climate change, and to facilitate further studies on management, conservation and utilization.

鼠麯雪兔子（Saussurea gnaphalodes）为菊科风毛菊属雪兔子亚属多年生草本植物。其主要分布于海拔2,700-6,300 m的青藏高原的山坡流石滩。作为目前已知的分布最高（海拔6000米以）的高等植物，鼠麯雪兔子对气候变化是异常敏感的。此外，鼠麯雪兔子具有清热解毒和活血化瘀的药用功能。为了研究鼠麯雪兔子在气候变化下的生态和进化过程，本项目拟应用DNA序列和SSR分子标记来分析鼠麯雪兔子垂直方向（不同海拔）和水平方向（不同山系）种群间的基因流，检测种群间的适应性遗传变异和物种的谱系地理结构，以期理解该物种是如何响应气候变化，为青藏高原脆弱的生态系统的保护、恢复和更好的利用其资源提供决策依据。

本项目利用cpDNA和SSR分子标记研究了青藏高原冰缘植物鼠麯雪兔子的种群遗传多样性、基因流、遗传分化，谱系地理结构和种群历史动态过程，结果显示鼠麯雪兔子种群的遗传多样性较高，而且遗传多样性随着海拔的升高而先升高后降低。种群的遗传分化较大，不同地区间的种群间基因交流受到限制，但同一山脉同一坡向的种群遗传分化很弱，基因交流频繁。偏mantel检验结果显示，种群间的遗传分化与气候因子显著相关，而与地理距离无显著相关，揭示了气候变化可能是种群分布格局形成的原因。单倍型网络和系统发育树分析表明，该物种形成西藏南部、西藏西北部和青海地区3个谱系，其中，西藏南部单倍型是古老的谱系，与西藏西北部和青海地区2个谱系的分化时间约为15万年，与第四纪中期青藏高原的强烈的隆升密切相关，西藏南部分布的种群可能受到第四纪冰期和间冰期的反复作用，存在多个避难所，最高的避难所位于珠峰北坡5700米的种群，这是目前世界上已知最高的避难所。进一步研究发现鼠麯雪兔子在4.5-5万年经历了显著的种群扩张过程，并检测有种群瓶颈事件发生。鼠麯雪兔子的遗传格局的研究结果为更好的保护和修复青藏高原高寒的生态系统的结构和功能完整性提供有价值的基础数据。