中国第三纪孑遗植物特有类群双盾木属（Dipelta）的系统演化及物种形成历史研究

Dipelta (Caprifoliaceae) is an ancient genus endemic to China, as well as a typical floristic element of Sino-Himalayan forest and a keystone taxon of the three hotspots of endemic plants in China (Qinling region, East Sichuan-West Hubei and West Sichuan-Northwest Yunnan), which has great significance in studying the origin of the Qinghai-Tibet plateau flora and clarifying the historical origin of distribution centers of endemic plants in China. But so far, due to the lack of previous studies and possible inter-specific hybridization, the species delimitation within the genus is disputed; in addition, the phylogeny and speciation processes within Dipelta are not so clear. This project will involve a collection of morphological characters and extensive sampling of the genus at the population levels throughout its current range, to reconstruct the phylogenetic relationships and infer divergence times within Dipelta based on the whole chloroplast genome sequences and high-density SNPs, and integrating with morphological characters, to precisely delimitate the species within Dipelta. Moreover, elucidating the evolutionary history and speciation processes of Dipelta using approximate Bayesian computation.

忍冬科双盾木属为中国古特有属，同时也为中国-喜马拉雅成分的特征植物以及中国三大特有植物分布中心（秦岭地区、川东-鄂西和川西-滇西北）的重要代表类群，对研究青藏高原植物区系的起源和阐明中国特有植物分布中心的历史成因具有重要意义。但迄今为止，由于前人研究的不足和可能存在种间杂交，属内物种界定尚存争议、种间亲缘关系和物种形成过程不明确。本项目拟在该属分布区内系统地进行性状调查和群体水平采样，基于叶绿体全基因组序列和高密度的单核苷酸多态性（SNPs），重建双盾木属的系统发育关系和分析物种分化时间，并结合形态数据，解决该属的物种划分问题。利用近似贝叶斯计算，揭示物种演化历史和形成过程。

本项目对中国第三纪孑遗植物代表类群双盾木属物种进行广泛的野外资源调查与取样，基于叶绿体全基因组和简化基因组测序技术，利用系统发育学和群体遗传学方法对双盾木属的系统发育关系与遗传结构进行研究。利用ABC模型、物种分布模拟以及生态位一致性分析等方法解析双盾木属物种分化的时间、过程和机制。获得如下研究结果：. （1）野外资源调查与形态性状分化研究。在野外调查的基础上，从物种分布范围内共采集了65个群体的样本。基于叶片长宽比和比叶面积的单因素方差分析、主成分分析和聚类分析表明，在陇南及其邻近地区，双盾木属无论是在种间还是种内，形态变异都比较大，且种间变异大于种内变异。. （2）比较叶绿体基因组、系统发育与群体遗传结构分析。第一次在双盾木属叶绿体基因组中检测到大片段倒置区域。基于叶绿体组和RAD-SNPs构建的系统发育树共同支持3个种的单系性，优美双盾木位于整个系统发育树基部，且与云南双盾木-双盾木支系互为姐妹类群，云南双盾木和双盾木互为姐妹类群。但核-质树在云南双盾木QJ群体的划分上出现冲突，这可能是在杂交渐渗（非对称）过程中通过“叶绿体捕获”事件引起的。基于RAD-SNPs标记的遗传结构分析与系统发育结果基本一致，当K = 2时，云南双盾木和双盾木各自独占一个基因池，优美双盾木由两种遗传组分混杂而成；当K = 3时，除QJ群体和JS群体外，3个种均各自独占一个基因池，种间没有任何混杂。. （3）物种分化以及种群历史。双盾木属3个物种在历史上均经历了持续压缩的过程，而在近期保持稳定。3个种之间具有显著的生态位分化，在物种分化过程中或者物种形成之后谱系之间存在明显基因流。